جوشکاری بالیزر
ساعت ٥:۳۱ ‎ب.ظ روز چهارشنبه ۱٤ آذر ،۱۳۸٦  
جوشکاری بالیزر

مقدمه :

در فرایند جوشکاری (از هر نوع متداول) لبه های مجزا از قطعات مواد مورد نظر طوری ذوب می شوند که درهنگام ذوب بتوانند به نحوی با یکدیگر ترکیب گردندکه در حین سرد شدن یک ساختمان جامد پیوسته را تشکیل دهند .از برتری های ویژه جوشکاری تعدادی از فلزات با لیزر این است که ناخالصی هائی نظیر اکسید های موجود در انها درحین فرایند جوشکاری به سطح فلز اورده  می شوند ودرنتیجه درمقایسه باهر

روش جوشکاری متداول دیگر ،جوشکاری بالیزر محکم تر خواهد بود .

 نکته حائزاهمیت درجوشکاری با لیزراین است که توان خروجی باریکه لیزر باید به حدی تنظیم گردد که فقط مواد مورد نظر را در نقطه جوش ذوب نمایند و باعث تبخیر انها نگردد .بنابراین استفاده از لیزر جهت جوش دادن موادی کرم وتانتالیم که دارای نقاطذوب وجوش نزدیک به یکدیگر هستند مشکلتر از جوشکاری مادی نظیر طلا ومس ونیکل که بین نقاط ذوب وجوش انها اختلاف زیادی وجود دارد می باشد . در حالت نخست کنترل دقیق توان باریکه در هنگام جوش مواد ضروری است .

 شرایط جوشکاری با لیزر:

عملا می باید سه شرط ضروری زیر درجوشکاری فلزات با لیزرها حاصل می شود :

1-     توان باریکه لیزر باید به حدی باشد که بتواند سطح فلز راذوب نماید .

2-     شدت باریکه باید کمتر از نقطه تبخیر فلز باشد .

3-     طول پالس لیزر باید به حدی باشد که اجازه هدایت گرما را در فلز بدهد .

 شرط اول به میزان زیادی بستگی به فلزی دارد که باید جوش داده شود .شرایط سطحی نرمی یا زبری ، براقی یا سیاهی فقط درعکس العمل های اولیه سطح موثر هستند .ویک بار که فلز به نقطه ذوب رسید دیگر در جوشکاری تاثیری نخواهند داشت .بدیهی است که شدت های باریکه بیشتری برای جوش دادن یک سطح نرم وبراق در مقایسه با یک سطح زبر وتیره ضروری می باشد .شرط دوم به میزان تمایل فلز به تبخیر شدن وشرط سوم به مقدار زمانی که برای انتقال حرارت از ناحیه ذوب شده سطح فلز به درون آن نیاز است بستگی دارد ( این زمان خود بستگی به هدایت حرارتی فلز، چگالی وگرمای ویژه مواد ،باریکه نوری دارد )    

 جوشکاری فلزات با لیزر بی اکسید کربن محدود به ضخامت های کمتراز حدود نیم میلیمتر می باشد در ضخامت های بزرگ تر دراثر پراکندگی حرارت از کناره های محل جوش جوشکاری ها به طور نامقبولی پهن می گردند . البته در عمل چنانچه قبل از عمل جوشکاری فلز اکسیده گردد به طوریکه سطح ان سیاه شود ضخامت های بزرگ تر را می توان با این نوع لیزر جوش داد . از لیزر های جامد پالس یاقوتی ونئودیمیوم (Nd : Glass) در جوشکاری استفاده می شود . البته باید توجه داشت که در این نوع جوشکاری ها مدت پالس ها باید به حد کافی طولانی باشد تا توان باریکه با عث تبخیر  مواد در هنگام جوش نگردد ( با لیزر های جامد متداول میتوان پالس هائی تا حدود ده میلیمتر ثانیه تولید نمود که عملا برای این منظور کافی می باشند ) . سرعت های جوشکاری با لیزر های جامد بستگی به اهنگ تکرار پالس (pulse repetition rate ) که معمولا از یک پالس در ثانیه تجاوز نمی کند دارد . البته با کمک لیزرهای بی اکسید کربن که  Q – Switch شده باشند می توان  اهنگ های تکرار چند صد پالس در ثانیه به دست اورد . از لیزر پالس یا قوتی در جوشکاری سیم های فلزی به پایه های قطعات الکترونیک در مدارهای میکرو الکترونیک استفاده می شود . بدیهی است که استفاده از این روش فوایدی نظیر صدمه نزدن به نواحی مجاور محل جوش و انجام عمل جوشکاری از دور ونتیجتا الوده ننمودن محل های جوش مورد نظر در بر خواهد داشت (به عنوان مثال، سیم های از جنس طلا ومس با ضخامت 25 میکرون را می توان به کمک پالس 3 میلی ثانیه ای لیزر یا قوتی با توان متوسط 10 وات به خوبی جوش داد ) . شکل (1) قسمت های مختلف یک سیستم جوشکاری با لیزر را نشان  می دهد.

   برتری های جوشکاری با لیزر :

1 - به کمک لیزر می توان عمل جوشکاری راحتی بر روی موادی که دارای ضخامت   چند هزارم اینچ می باشند با دقت بسیار زیادی انجام داد .

2 - یکی از برتری های مهم جوشکاری با لیزر این است که حرارت شدید تولید شده  به یک ناحیه بسیارکوچک در محل جوش اثر نموده و در نتیجه انرژی لازم برای ایجاد جوش کاهش می یابد .به خاطر همین خصوصیت می توان از لیزر برای جوشکاری فلزات غیر مشابه با خواص فیزیکی خیلی متغیر استفاده نمود .

3-چون لیزر به زبان ساده باریکه نوری است و در عمل جوشکاری نیازی به الکترود نبوده و در نتیجه مشروط بر ان که فقط راهی برای عبور باریکه به سوی محل جوش مورد نظر وجود داشته باشد ،جوشکاری را می توان با موفقیت انجام داد .

 4 – باریکه لیزر نیروئی بر فلز وارد نکرده وحرارت تولید شده متمرکز و لحظه ای است . در نتیجه با کاهش ناحیه جوش اعوجاج حرارتی و انقباض به حداقل می رسد و چون سیکل های گرم وسرد شدن لحظه ای می باشند کشت کریستالی محدود خواهد بود.            

  منبع :

کنفرانس لیزر وکاربردهای آن  شهریور 1366 - تهران

نویسنده : اسدا... کاظمی نژاد  از صنایع الکترونیک ایران


کلمات کلیدی: