دستگاه جوشکاری لیزر چگونه کار می کند؟

جوشکاری لیزر یک فناوری برش است که به طور گسترده در صنایع مدرن برای پیوستن به اجزای فلزی با دقت شدید مورد استفاده قرار می گیرد. با تغییر صنایع به سمت اتوماسیون و تولید با دقت بالا ، دستگاه های جوشکاری لیزر به ابزارهای ضروری تبدیل شده اند و سرعت بالایی ، اعوجاج حرارتی کم و کیفیت عالی را ارائه می دهند.

در هسته آن ، جوشکاری لیزر تکنیکی است که از پرتوی غلیظ نور برای ذوب شدن مواد و فیوز استفاده می کند. بر خلاف روشهای سنتی جوش ، که اغلب شامل تماس و نیروی مکانیکی بالا است ، جوشکاری لیزر یک فرآیند غیر تماسی و بسیار کنترل شده است. این منجر به جوش های تمیزتر ، دقیق تر و سریعتر می شود و آن را برای کاربردهای خودرو ، هوافضا ، الکترونیک ، وسایل پزشکی و موارد دیگر ایده آل می کند.

اصل کار دستگاه جوشکاری لیزر

یک دستگاه جوشکاری لیزر بر اساس اصل استفاده از پرتوهای لیزر متمرکز و پر انرژی برای ذوب و فیوز مواد در مفصل خود عمل می کند. این فرآیند سریع ، دقیق است و حداقل مناطق تحت تأثیر گرما ایجاد می کند و آن را برای برنامه های کاربردی که نیاز به جوش های تمیز و دقیق دارند ، ایده آل می کند. برای درک نحوه کار این فناوری ، بیایید مراحل اصلی درگیر در این روند را تجزیه کنیم - شروع از تولید لیزر به شکل گیری نهایی جوش.

تولید لیزر و انتقال

در قلب هر دستگاه جوشکاری لیزر منبع لیزر آن است. نقش منبع لیزر تولید پرتوی از نور منسجم است که بسیار متمرکز است و به سمت کار هدف هدایت می شود. بسته به کاربرد ، نوع مواد و توان خروجی مورد نیاز ، انواع مختلفی از منابع لیزر استفاده می شود.

1 لیزرهای فیبر

لیزرهای فیبر بیشترین استفاده در دستگاه های جوشکاری لیزر مدرن ، به ویژه در کاربردهای صنعتی با دقت بالا و پر سرعت هستند. این لیزرها پرتو را از طریق الیاف نوری دوپ شده با عناصر نادر زمین مانند Ytterbium تولید می کنند. پرتو لیزر سپس از طریق فیبر با حداقل از بین رفتن انرژی منتقل می شود و در نتیجه:

• کیفیت پرتوی بالا

• تمرکز عالی

• کارایی انرژی

• نگهداری کم

به دلیل قابلیت اطمینان و مقیاس پذیری آنها ، لیزرهای فیبر برای سیستم های جوشکاری روباتیک و خودکار ایده آل هستند.

2. لیزر Co₂

لیزرهای Co₂ با استفاده از مخلوطی از گازها (به طور معمول دی اکسید کربن ، نیتروژن و هلیوم) نور لیزر مادون قرمز تولید می کنند. این لیزرها در برش و جوشکاری مواد غیر فلزی مانند پلاستیک ، چوب و سرامیک مؤثر هستند. با این حال ، در زمینه جوشکاری لیزر ، از آنها برای مواد فلزی ضخیم تر نیز استفاده می شود که تحویل پرتو از طریق آینه ها امکان پذیر است.

در حالی که لیزرهای Co₂ سطح قدرت بالایی را ارائه می دهند ، به دلیل:

• اندازه نقطه پرتو بزرگتر

• تحویل پرتو پیچیده با استفاده از آینه ها

• تعمیر و نگهداری بالاتر در مقایسه با لیزرهای فیبر

3. ND: لیزرهای YAG

ND: لیزرهای YAG (Neodymium-doped yttrium آلومینیوم)) به طور سنتی محبوب بودند دستگاه های جوشکاری لیزر  به دلیل توانایی آنها در هر دو حالت مداوم و پالس. آنها همچنین از طریق فیبر نوری انعطاف پذیری در تحویل پرتو را ارائه دادند. با این حال ، با افزایش لیزرهای فیبر که بهره وری الکتریکی بهتری را ارائه می دهند و هزینه های عملیاتی کمتری دارند ، لیزرهای ND: YAG تا حد زیادی به نفع فن آوری های پیشرفته تر از بین رفته اند.

انتقال و تمرکز پرتو

پس از نسل ، پرتو لیزر باید به سایت جوش منتقل شود. این به طور معمول از طریق انجام می شود:

• کابل های فیبر نوری در لیزرهای فیبر

• آینه ها و لنزها در سیستم های لیزری Co₂

سپس پرتو با استفاده از لنزهای دقیق بر روی یک منطقه کوچک از قطعه کار متمرکز شده است. این انرژی متمرکز باعث ایجاد گرمایش موضعی شدید می شود ، به اندازه کافی برای ذوب شدن مواد پایه بدون تأثیرگذاری در مناطق اطراف.

تمرکز ، گرمایش و ذوب مواد

پرتوی متمرکز تولید شده توسط یک دستگاه جوشکاری لیزر ، انرژی عظیمی را در یک مکان مشخص قرار می دهد و باعث می شود مواد به سرعت گرم شوند و استخر مذاب را تشکیل دهند. این استخر مذاب با حرکت لیزر یا در طول مسیر جوش هدایت می شود.

چندین عامل تعیین می کنند که چقدر عمیق و مؤثر جوش نفوذ می کند:

قدرت لیزر : قدرت بالاتر منجر به نفوذ عمیق تر و سرعت جوشکاری سریعتر می شود.

اندازه نقطه کانونی : اندازه نقطه کوچکتر چگالی انرژی را افزایش می دهد و باعث ذوب بهتر می شود.

سرعت جوشکاری : سرعت سریعتر باعث کاهش ورودی گرما ، تأثیرگذاری بر نفوذ و شکل مهره می شود.

نوع و بازتاب مواد : فلزاتی مانند آلومینیوم و مس نور لیزر را منعکس می کنند و ممکن است به انرژی بالاتری یا طول موج تخصصی نیاز داشته باشند.

با پیشرفت پرتو لیزر ، استخر مذاب به سرعت خنک می شود و جامد می شود و یک درز جوش با استحکام بالا را تشکیل می دهد. سرعت گرمایش و سرمایش سریع اعوجاج را به حداقل می رساند و تمامیت ساختاری مواد را حفظ می کند.

مراحل جوشکاری در دستگاه جوشکاری لیزر

عملکرد a دستگاه جوشکاری لیزر  هنگام بررسی به عنوان یک فرآیند گام به گام می تواند بهتر مورد استقبال قرار گیرد. هر مرحله-از آماده سازی مواد تا جامد سازی-برای دستیابی به جوش های سازگار و با کیفیت بالا بسیار مهم است.

1. موقعیت یابی مواد

موقعیت یابی دقیق مواد در جوشکاری لیزر بسیار مهم است. قبل از شروع روند جوشکاری ، قطعه های کاری باید دقیقاً تراز شوند تا اطمینان حاصل شود که پرتو لیزر دقیقاً روی مفصل متمرکز شده است. بسته به تنظیمات ، این کار با استفاده از:

• وسایل با دقت بالا

• میزهای تحت کنترل CNC

• بازوهای رباتیک

• سیستمهای دیدنی بینایی

در محیط های خودکار ، دوربین های بینایی دستگاه در زمان واقعی ، از تراز مناسب حتی برای هندسه های پیچیده یا متغیر اطمینان و انحراف صحیح را تشخیص داده و از آن استفاده می کنند.

2. تابش و کنترل پرتو لیزر

هنگامی که مواد به درستی قرار گرفتند ، دستگاه جوشکاری لیزر لیزر را فعال می کند. سیستم کنترل دستگاه با استفاده از آینه ها یا فیبر نوری ، پرتو را به مفصل هدایت می کند. این مرحله شامل کنترل زمان واقعی بر پارامترهای مهم مانند:

• تولید انرژی لیزر : میزان انرژی تحویل داده شده را دیکته می کند.

• فرکانس پالس (در حالت پالس) : تعداد انرژی در ثانیه.

• سرعت سفر : سرعتی که لیزر در آن حرکت می کند.

• تنظیم فاصله کانونی : پرتو را روی سطح جوش متمرکز می کند.

دستگاه های جوشکاری لیزر پیشرفته دارای سیستم های بازخورد حلقه بسته هستند که این متغیرها را به صورت پرواز تنظیم می کنند تا از جوش پایدار اطمینان حاصل شود ، حتی اگر ماده یا محیط تغییر کند.

3. ذوب ، خنک کننده و تشکیل جوش

از آنجا که پرتو لیزر با مفصل تماس می گیرد ، گرمای کافی برای ذوب شدن فلز ایجاد می کند و استخر جوش مذاب را تشکیل می دهد. عمق و عرض جوش توسط پارامترهای لیزر و خصوصیات مواد کنترل می شود.

با پیشرفت لیزر:

• لبه دنباله استخر مذاب خنک و جامد می شود.

• یک درز جوش جامد شکل می گیرد که دو ماده را به طور دائم فیوز می کند.

• این فرآیند بسته به تکنیک و کاربرد جوش می تواند در حالت مداوم یا فواصل پالس انجام شود.

نرخ خنک کننده در جوشکاری لیزر به طور معمول بسیار سریع است که به این موارد کمک می کند:

• ریزساختار ریز

• حداقل مناطق تحت تأثیر گرما (HAZ)

• قدرت مکانیکی پیشرفته

انواع تکنیک های جوشکاری لیزر

دستگاه های جوشکاری لیزر می توانند در چندین حالت کار کنند که هر کدام برای برنامه های مختلف مناسب هستند.

1. جوش موج مداوم (CW)

در این حالت ، لیزر پرتوی ثابت از نور را ساطع می کند و آن را برای جوش های طولانی و بدون وقفه ایده آل می کند. این ماده اغلب در خطوط تولید با سرعت بالا ، به ویژه در تولید خودرو استفاده می شود. جوش CW معمولاً از 1000W تا 6000W به قدرت بالایی نیاز دارد.

2. جوشکاری لیزر پالس

این روش انرژی لیزر را در پالس های کوتاه و با شدت بالا منتشر می کند. بهتر است برای جوشکاری مواد نازک یا اجزای کوچک که نسبت به گرما حساس هستند. جوش پالس معمولاً در:

• الکترونیک

• جواهرات

• دستگاه های پزشکی

سطح قدرت در اینجا بسیار پایین تر است ، به طور معمول بین 50 و 500W.

3. جوشکاری سوراخ در مقابل جوشکاری هدایت

• جوشکاری سوراخ کلید (نفوذ عمیق) : قدرت بالا لیزر مواد را تبخیر می کند و یک سوراخ باریک و عمیق ایجاد می کند که به عنوان 'سوراخ کلید' شناخته می شود. 'این اجازه می دهد تا جوش به عمق مواد نفوذ کند. این برای مواد ضخیم و کاربردهای ساختاری ایده آل است.

• جوشکاری هدایت (همجوشی سطح) : لیزر فقط سطح را گرم می کند و باعث ذوب کم عمق می شود. برای فلزات نازک و کاربردهای دقیق که در آن حداقل اعوجاج گرما بسیار مهم است ، مناسب است.

دقت و کنترل

آنچه جوشکاری لیزر را از هم جدا می کند ، فقط سرعت یا گرما آن نیست - این دقت و کنترل آن است.

قدرت لیزر ، فرکانس پالس و تنظیم کانونی

• قدرت لیزر : تعیین می کند که چقدر انرژی به قطعه کار تحویل داده می شود. قدرت بیشتر امکان جوش های عمیق تر یا عملکرد سریعتر را فراهم می کند ، اما بیش از حد می تواند مواد را بسوزاند یا تحریف کند.

• فرکانس پالس : در جوشکاری پالس ، این تعریف می کند که تعداد زیادی از انرژی در ثانیه تحویل می شود. فرکانس های بالاتر منجر به جوش های نرم و صاف تر و سازگار تر می شود.

• تنظیم تمرکز : نقطه کانونی باید دقیقاً روی سطح جوشکاری قرار گیرد. تمرکز نادرست می تواند منجر به فیوژن ضعیف یا مفاصل ضعیف شود.

سیستم های کنترل خودکار و بینایی

ماشین های مدرن جوشکاری لیزر مجهز به نظارت در زمان واقعی ، حلقه های بازخورد خودکار و سیستم های بینایی دستگاه هستند. این فناوری ها اطمینان حاصل می کنند:

• موقعیت یابی دقیق

• کیفیت جوش سازگار

• تشخیص و تصحیح نقص

• خطای انسانی را کاهش داد

در مجموعه های پیشرفته ، AI و یادگیری ماشین حتی برای بهینه سازی پارامترهای جوشکاری به طور خودکار استفاده می شوند و باعث بهبود بیشتر کیفیت و کارآیی می شوند.

پایان

جوشکاری لیزر شگفتی از مهندسی مدرن است - با انرژی بالا ، کنترل دقیق و اتوماسیون هوشمند. از تولید پرتو لیزر گرفته تا تشکیل جوش های تمیز و با دوام ، این فرآیند برای سرعت ، دقت و قدرت ساخته می شود. چه در ساخت الکترونیک ، خودرو و چه با استفاده از سطح بالا ، تطبیق پذیری و دقت آن ، آن را به یک راه حل اساسی تبدیل می کند.

اگر به دنبال کشف فناوری جوشکاری لیزر هستید یا در یک دستگاه جوشکاری لیزر قابل اعتماد سرمایه گذاری می کنید ، توصیه می کنیم با شرکت فناوری اتوماسیون Guangdong Pudian ، Ltd. به عنوان یک تولید کننده معتمد که متخصص در راه حل های پیشرفته جوشکاری است ، ارتباط برقرار کنید ، پودیان راهنمایی های متخصص و تجهیزات با کارایی بالا را متناسب با نیازهای خود ارائه می دهد. برای کسب اطلاعات بیشتر به وب سایت آنها مراجعه کرده یا امروز با تیم خود تماس بگیرید.