جوشکاری لیزری در مقابل جوشکاری سنتی : راهنمای جوشکار مدرن
گزینه های مدرن برای جوشکاری: فوتون ها در مقابل الکترون ها
بسیاری از فرآیندهای جوشکاری سنتی از الکتریسیته یا الکترون ها برای دستیابی به همجوشی بین قطعات فلزی استفاده می کنند. این فرآیندها عبارتند از: جوشکاری با پرتو الکترونی (EB) ، قوس تنگستن گاز (TIG) ، قوس فلزی محافظ (SMAW) ، قوس فلزی گازی (MIG یا MAG) ، جوشکاری هیدروژن اتمی ، جوش نقطه‌ای ، قوس پلاسما ، قوس کربنی ، و قوس کشیده شده.
تکنیک های جوشکاری سنتی
فرآیند جوشکاری سنتی با الکترون ها نیاز به منبع ولتاژ دارد که می تواند AC یا DC باشد . منبع جریان لازم برای ضخامت ماده مورد جوش را فراهم می کند. این الکترون ها از طریق یک الکترود نیرودار به قطعه کار تحویل داده می شوند که می تواند یک نوک تنگستن (TIG)، یک سیم فلزی (MIG) یا یک میله با پوشش شار (SMAW) باشد. قطعه کار نیز باید به یک زمین الکتریکی متصل شود تا جریان جریان یابد.
اصل جوشکاری الکترونی ساده است: یک قوس الکتریکی الکترود را با قطعه کار پل می کند و در نتیجه جریان الکتریکی (الکترون ها) باعث ایجاد پلاسما می شود. این جریان پلاسما و جریان یک حوضچه جوش مذاب تولید می کند که در حین پیشروی قوس (حرکت) دو قسمت را به هم متصل می کند.
این حوضچه مذاب می تواند به دمای 4530 درجه فارنهایت (2500 درجه سانتیگراد) نزدیک شود و باید از اتمسفر اکسید کننده با گازهای محافظ مانند نیتروژن، آرگون یا هلیوم محافظت شود . دستگاه‌های جوشکاری مدرن مجهز به کنترل دقیق جریان، مدولاسیون فرکانس رادیویی برای شروع و تثبیت قوس، عملکرد قوس پالسی و سایر ویژگی‌ها برای تسهیل دستیابی به جوش‌های با کیفیت هستند.
چالش های جوشکاری سنتی
لازم به ذکر است که جوشکاری با الکترون DC میدان مغناطیسی ایجاد می کند که می تواند قوس را مختل کرده و باعث شود که کمترین فاصله تا قطعه کار جریان نداشته باشد. این می تواند منجر به ناهماهنگی در مهره جوش مانند پاشش و تخلخل شود. از آنجایی که جریان AC متناوب است، این تأثیر کمی بر تولید میدان مغناطیسی دارد. فرآیندهای DC عموماً توسط جوشکارها ترجیح داده می شود زیرا قوس قابل کنترل تری تولید می کنند و در نتیجه پاشش کمتر و مهره های جوش ظاهر بهتری دارند.
فرآیندهای جوشکاری سنتی یک منطقه متاثر از گرما بزرگ ایجاد می کند که باعث تغییر در خواص مواد اطراف می شود. این می تواند منجر به چندین ناحیه با ویژگی های مختلف شود که بر کیفیت و استحکام جوش تأثیر می گذارد.
جوش لیزری – یک جایگزین مدرن
جوشکاری لیزری جایگزینی مدرن برای روش های سنتی است که نتایج دقیق و کارآمدی را ارائه می دهد. در بیش از شش دهه، لیزرها به بخشی جدایی ناپذیر از زیرساخت های مدرن تبدیل شده اند. شانس این است که شما در حال حاضر به طور مستقیم یا غیر مستقیم از لیزر برای خواندن این مقاله استفاده می کنید. استفاده از لیزر شامل چندین ویژگی مختلف نور مانند طول موج (رنگ)، قدرت، اندازه نقطه لیزری و یا استفاده از لیزر در یک موج پیوسته یا در حالت پالسی تغییر سرعت تکرار و عرض پالس (مدت نور) است.
جوشکاری لیزری به منبعی از فوتون نیاز دارد که می‌تواند مستقیماً توسط دیودهای لیزری یا با هدایت نور لیزر از طریق فیبر (معروف به پمپاژ) که با ماده‌ای که نور لیزر خاص را برای کاربرد تولید می‌کند، به قطعه کار تحویل دهد. . این نور (فوتون) سپس از طریق یک فیبر شیشه ای و سپس از طریق یک سری عدسی که در آنجا بر روی مواد متمرکز می شود، منتقل می شود. این نور در قسمت مادون قرمز طیف قرار دارد که نور لیزر تولید شده هم برای تولید کارآمد است و هم می تواند توسط برخی فلزات جذب شود. تصور کنید که از یک ذره بین برای روشن کردن آتش با خورشید استفاده می کنید ، جوشکاری لیزری از طریق همین مفهوم کار می کند.
انواع جوش لیزری
جوشکاری هدایت حرارتی
این فرآیند از نور متمرکز برای گرم کردن مواد نزدیک سطح استفاده می کند و یک حوضچه جوش ایجاد می کند که به سرعت سرد و جامد می شود و قطعات را به هم می پیوندد. انرژی فوتون ها از طریق رسانش گرما وارد ناحیه جوش می شود و جوشی صاف، زیبا و دقیق ایجاد می کند.
نفوذ عمیق / جوشکاری سوراخ کلید
این فرآیند از یک پرتو باریک از نور متمرکز برای ایجاد یک کانال عمیق و باریک از مواد مذاب استفاده می کند. بخار فلز به عنوان محصول جانبی این مقدار شدید انرژی که به قطعه کار برخورد می کند و در چند میلی ثانیه حفره ایجاد می کند، آزاد می شود. این حفره پر از بخار به سوراخ کلید معروف است که با پیشروی لیزر (سفر) با فلز مذاب پر می شود. این نوع جوش، کانال باریکی از جوش را ایجاد می کند که می تواند روی موادی با ضخامت نیم اینچ یا بیشتر استفاده شود.
مزایای جوشکاری لیزری
جوشکاری لیزری تا 10 برابر سریعتر از جوشکاری الکترونی معمولی مستند شده است . این یک نقطه کوچک از نور متمرکز با چگالی توان نزدیک به 10MW/cm² (1.6MW/in²) تولید می‌کند که منجر به ایجاد یک منطقه تحت تأثیر حرارت کوچکتر می‌شود. این مزایای آشکاری در استحکام، ظاهر و یکپارچگی جوش دارد. علاوه بر این، جوشکاری لیزری را می‌توان به سرعت یاد گرفت و با توانمندسازی کارکنان جدید در هفته‌ها به جای چند سال، به کمبود استعدادهای صنعت رسیدگی کرد.
جوشکاری لیزری در مقابل جوشکاری سنتی
| جوش لیزری | جوشکاری سنتی | |
| منطقه متاثر از گرما (HAZ) | منطقه تحت تأثیر حرارت کوچکتر (HAZ) زیرا پرتو لیزر متمرکز بر روی ناحیه کوچکی از قطعه کار متمرکز می شود. | منطقه متاثر از حرارت بالاتر (HAZ) زیرا گرما در سطح وسیعی از قطعه کار اعمال می شود. |
| ورودی دما | به دلیل کوچکتر بودن منطقه تحت تأثیر حرارت (HAZ) به ورودی دمای پایین نیاز دارد. | به دلیل منطقه تحت تأثیر گرما بزرگ (HAZ) به ورودی دمای بالا نیاز دارد. |
| دقت | جوشکاری با دقت بالایی را ارائه می دهد زیرا پرتو لیزر را می توان کنترل کرد و روی ناحیه کوچکی از قطعه کار متمرکز کرد. | دقت بالایی را ارائه نمی دهد زیرا گرما را نمی توان روی ناحیه کوچکی از قطعه کار متمرکز کرد. |
| اعوجاج حرارتی | قطعه کار به دلیل گرمای ورودی کم و ناحیه متاثر از حرارت کوچک (HAZ) دارای اعوجاج حرارتی کم است. | قطعه کار به دلیل گرمای ورودی بالا و منطقه متاثر از حرارت بزرگ (HAZ) دارای اعوجاج حرارتی است. |
| سرمایه گذاری | نیاز به سرمایه گذاری بالایی دارد | نیاز به سرمایه گذاری کم دارد |
نتیجه
جوشکاری لیزری مزایای بی شماری نسبت به روش های جوشکاری سنتی دارد، از جمله افزایش راندمان، دقت و کاهش زمان آموزش. با انتقال به جوشکاری لیزری، شرکت ها می توانند کمبود استعداد را برطرف کنند، بهره وری را بهبود بخشند و سودآوری را افزایش دهند. یک پیشرفت خاص در این زمینه جوشکاری لیزری دستی است که دقت و کارایی جوش لیزری سنتی را با انعطاف پذیری و سهولت استفاده مورد نیاز در محیط های کاری مختلف ترکیب می کند. جوشکارهای لیزری دستی، مانند دستگاه جوش لیزری دیبولیزر ، برای کارهایی که نیاز به تحرک و تطبیق پذیری دارند، ایده آل هستند و آنها را به گزینه ای عالی برای نیازهای جوشکاری مدرن تبدیل می کند.
سوالات متداول
1: تفاوت بین جوش لیزری و جوش لیزری چیست؟
پاسخ: جوشکار لیزری دستگاهی است که جوش لیزری ایجاد می کند. جوش لیزری به اتصالات ذوب شده بین مواد تولید شده از طریق جوش لیزری با استفاده از پرتو لیزر متمرکز جوشکار لیزری به عنوان منبع گرما اشاره دارد.
2: لیزرها با چه ضخامتی از فلزات می توانند نفوذ کنند؟
پاسخ: جوشکاری لیزری می تواند نفوذهایی از 0.005 اینچ تا 0.25 اینچ داشته باشد و بسته به سطح توان، اپتیک کانونی و ترکیب فلزی اهمیت بیشتری دارد. مقاطع ضخیم تر ممکن است به چندین پاس جوش نیاز داشته باشند.
3: جوشکاری چگونه کار می کند؟
پاسخ: جوشکاری شامل ذوب دو ماده با هم با استفاده از گرمای شدید است. قوس الکتریکی، شعله گاز، فرآیند حالت جامد یا سایر روش‌ها دمای کافی برای ذوب شدن فلزات پس از سرد شدن و انجماد ایجاد می‌کنند.
4: دستگاه جوش لیزری چیست؟
پاسخ: دستگاه جوش لیزری از پرتو لیزر شدید به عنوان منبع انرژی برای جوش دادن اجزای فلزی به یکدیگر استفاده می کند. لیزر گرمای شدیدی را به صورت موضعی در یک منطقه کوچک ایجاد می کند و امکان جوشکاری دقیق را بدون تماس بین ابزار لیزر و قطعه کار فراهم می کند.
5: قیمت دستگاه جوش لیزری در مقایسه با جوش استاندارد چقدر است؟
پاسخ: دستگاه های جوش لیزری هزینه اولیه بالاتری دارند. با این حال، آنها می توانند در طول زمان به دلیل دقت، سرعت، ضایعات مواد کمتر و هزینه های تعمیر و نگهداری کمتر با وجود سرمایه گذاری اولیه تجهیزات، مقرون به صرفه تر از جوشکاری سنتی باشند.
دیدگاهتان را بنویسید