جوش لیزر فایبر چیست و چه بخش هایی دارد؟

 سخن آغازین

در جهانی که همه چیز در مسیر پیشرفت و ارتقا است. جوش لیزر فایبر یکی از روش‌های نوین و دقیق جوشکاری است که در آن از پرتو لیزر پرتوان برای اتصال فلزات استفاده می‌شود. این فناوری به‌دلیل دقت بالا، سرعت زیاد و ایجاد جوش‌هایی با کیفیت عالی، در بسیاری از صنایع پیشرفته جایگاه ویژه‌ای پیدا کرده است.

استفاده از جوش لیزر فایبر باعث کاهش تغییر شکل قطعه، به حداقل رسیدن ناحیه آسیب‌دیده حرارتی و افزایش استحکام اتصال می‌شود. این مزایا باعث شده تا جوش لیزر فایبر به گزینه‌ای محبوب در صنایع خودروسازی، پزشکی، الکترونیک و هوافضا تبدیل شود. در ادامه نکات بیشتری را در خصوص کارکرد جوش لیزر فایبر و بخش‌های مختلف سیستم آن ذکر خواهیم کرد.

جوش لیزر فایبر چیست؟

جوش لیزر فایبر یکی از پیشرفته‌ترین روش‌های جوشکاری در صنایع مدرن است که در آن از پرتو لیزر با منبع فایبر (فیبر نوری) برای ایجاد اتصالات دقیق، عمیق و با کیفیت بالا بین قطعات فلزی استفاده می‌شود. در این فناوری، پرتو لیزر از طریق یک فیبر نوری منتقل شده و با تمرکز بالا روی محل اتصال تابانده می‌شود، به‌طوری‌که گرمای متمرکز تولید شده، فلز را در نقطه مورد نظر ذوب کرده و باعث ایجاد جوشی تمیز، یکنواخت و بدون نیاز به فلز پرکن می‌شود.

این روش به‌دلیل دقت بالا، سرعت زیاد، و نفوذ کنترل‌شده، در صنایع هوافضا، خودروسازی، تجهیزات پزشکی و الکترونیکی کاربرد وسیعی دارد. همچنین، میزان حرارت ورودی محدود در این نوع جوشکاری، منجر به کاهش تغییر شکل حرارتی و حداقل آسیب به ساختار متالورژیکی قطعات می‌شود. جوش لیزر فایبر انتخابی ایده‌آل برای قطعات ظریف یا پروژه‌هایی با الزامات کیفی بالا به شمار می‌آید.

مزایای جوش لیزر فایبر نسبت به سایر تکنولوژی ها

جوش لیزر فایبر نسبت به روش‌های سنتی جوشکاری مانند قوس الکتریکی (MIG/MAG)، TIG یا حتی جوشکاری با لیزرهای قدیمی‌تر مانند CO₂، دارای برتری‌های متعددی است که آن را به انتخابی کارآمد برای تولید دقیق و صنعتی تبدیل کرده است. این مزایا نه‌تنها باعث بهبود کیفیت جوش می‌شوند، بلکه در کاهش هزینه‌های عملیاتی، افزایش بهره‌وری و به حداقل رساندن مشکلات پس از جوش نیز نقش مهمی دارند.

انواع جوش لیزر فایبر

جوش لیزر فایبر بسته به نوع کاربرد، ضخامت و جنس قطعه، شرایط هندسی محل اتصال و نیازهای کیفی فرآیند، به شیوه‌های مختلفی اجرا می‌شود. این تنوع در روش‌های جوشکاری لیزری به مهندسان و اپراتورها این امکان را می‌دهد که بسته به پروژه، بهترین استراتژی را برای دستیابی به جوشی مستحکم، دقیق و اقتصادی انتخاب کنند. هر نوع جوش لیزر فایبر دارای ویژگی‌ها، مزایا و محدودیت‌های خاص خود است:

جوشکاری نفوذی

در این روش، پرتو لیزر با توان بالا بر روی سطح قطعه متمرکز می‌شود و به‌سرعت حرارت زیادی ایجاد می‌کند که منجر به ذوب کامل فلز و تبخیر بخشی از آن می‌گردد. این پدیده باعث شکل‌گیری یک حفره کلیدی (keyhole) در عمق فلز می‌شود که توسط مذاب احاطه شده و به‌صورت پیوسته در طول خط جوش حرکت می‌کند. جوش‌های حاصل از این روش عمیق، باریک و بسیار مستحکم هستند. کاربرد آن بیشتر در قطعات با ضخامت متوسط تا بالا و جاهایی است که استحکام مکانیکی بالا مورد نیاز است، مانند در صنایع خودروسازی، هوایی و ساخت تجهیزات تحت فشار.

جوشکاری هدایتی

در جوشکاری هدایتی، توان لیزر در سطح پایین‌تری نسبت به جوشکاری نفوذی تنظیم می‌شود، به‌طوری‌که گرما تنها در سطح یا لایه‌های نزدیک به سطح قطعه پخش می‌شود. در این حالت فلز بدون ایجاد حفره، تنها در سطح ذوب شده و جوشی با عمق کم ولی کیفیت ظاهری بسیار بالا ایجاد می‌شود. این نوع جوشکاری بیشتر برای قطعات نازک، ظریف و پروژه‌هایی با نیازهای زیبایی‌شناختی بالا مثل قطعات الکترونیکی، بدنه گوشی‌های هوشمند یا تجهیزات پزشکی استفاده می‌شود.

جوشکاری نقطه‌ای لیزری

در این روش، پرتو لیزر برای مدت زمان کوتاه در یک نقطه خاص متمرکز می‌شود تا دو یا چند لایه فلز را به صورت نقطه‌ای به یکدیگر متصل کند. این نوع جوشکاری برای اتصالات موقتی، مونتاژهای سریع یا در مواردی که طراحی اجازه حرکت پیوسته را نمی‌دهد، بسیار مناسب است. دقت بالا، سرعت زیاد و عدم نیاز به تماس فیزیکی با قطعه از مزایای آن است. جوش نقطه‌ای لیزری به‌ویژه در صنایع باتری‌سازی، اتصالات الکترونیکی و ساخت سلول‌های سوختی کاربرد دارد.

جوشکاری نواری یا خطی (Seam)

در این نوع جوش، پرتو لیزر به‌صورت پیوسته یا پالسی در امتداد یک مسیر مشخص حرکت کرده و اتصال خطی یا نواری بین دو قطعه ایجاد می‌کند. این روش زمانی استفاده می‌شود که نیاز به درزجوش‌هایی با طول مشخص و کیفیت پایدار وجود دارد. بسته به نوع لیزر و استراتژی تابش، این جوش می‌تواند کم‌عمق یا عمیق باشد. صنایع بسته‌بندی فلزی، ساخت لوله‌ها، و درزجوش بدنه خودروها از جمله حوزه‌هایی هستند که از این روش بهره می‌برند.

جوشکاری پالسی

در این روش، لیزر به‌صورت پالسی (پرتوهای متناوب با توان بالا و زمان تابش کوتاه) عمل می‌کند. این تکنیک برای کنترل دقیق انتقال حرارت و جلوگیری از آسیب به قطعات حساس استفاده می‌شود. جوش پالسی به‌خصوص برای فلزات نازک، اتصالات میکرو، یا قطعات با دمای ذوب متفاوت بسیار کارآمد است. با تنظیم دقیق پارامترهای پالس، می‌توان جوش‌هایی با حداقل تغییر شکل حرارتی ایجاد کرد که در صنایع الکترونیک، ساعت‌سازی و تجهیزات نوری کاربرد فراوان دارد.

جوشکاری ترکیبی (Hybrid)

این نوع جوش، ترکیبی از جوش لیزر فایبر و سایر روش‌ها مانند قوس الکتریکی (MIG/MAG) است. در این روش، لیزر به‌عنوان منبع اصلی حرارت و قوس الکتریکی برای پر کردن شکاف یا افزایش عمق نفوذ به‌صورت هم‌زمان استفاده می‌شوند. این ترکیب موجب بهبود پایداری فرآیند، عمق نفوذ بیشتر و انعطاف‌پذیری بالاتر در جوشکاری اتصالات پیچیده می‌شود. کاربرد آن عمدتاً در پروژه‌های سنگین و ساخت سازه‌های بزرگ فلزی است.

معرفی بخش های مختلف جوش لیزر فایبر

جوش لیزر فایبر، سیستمی پیشرفته و دقیق است که از چند بخش کلیدی و به‌هم‌پیوسته تشکیل شده است. این اجزاء با هماهنگی کامل، امکان ایجاد جوش‌هایی با کیفیت بسیار بالا و تکرارپذیری قابل اتکا را فراهم می‌کنند. درک دقیق عملکرد هر بخش، برای اپراتورها، مهندسان و تکنسین‌هایی که با این تکنولوژی کار می‌کنند، ضروری است.

هر یک از این بخش‌ها نقشی اساسی در عملکرد کلی سیستم ایفا می‌کند؛ از تولید و هدایت پرتو لیزر گرفته تا تمرکز آن روی قطعه کار و پایش فرآیند به صورت هم‌زمان. در ادامه بیشتر با این بخش‌ها آشنا خواهیم شد.

منبع لیزر (لیزر فایبر)

قلب سیستم، منبع تولید پرتو لیزر است که در این نوع فناوری، از فیبر نوری تقویت‌شده بهره می‌برد. این منبع، پرتویی با توان بالا و کیفیت بسیار خوب تولید می‌کند که قابلیت انتقال در فواصل زیاد و متمرکز شدن با دقت بالا را دارد. مزیت اصلی آن نسبت به لیزرهای سنتی مانند CO₂ یا Nd:YAG، راندمان بیشتر، مصرف انرژی کمتر، عمر طولانی‌تر و ابعاد فشرده‌تر است.

فیبر نوری انتقال‌دهنده

پرتوی تولیدشده توسط منبع لیزر از طریق یک فیبر نوری مخصوص منتقل می‌شود. این فیبرها با پوشش خاص و مقاومت بالا در برابر توان لیزر طراحی شده‌اند تا بدون افت انرژی، پرتو را به هد اپتیکی یا سر لیزر منتقل کنند. انعطاف‌پذیری این مسیر انتقال باعث می‌شود جوشکاری در زوایا و موقعیت‌های مختلف، آسان‌تر انجام شود.

هد اپتیکی (سر لیزر)

هد اپتیکی بخشی است که پرتو لیزر را دریافت کرده، آن را متمرکز کرده و به سطح قطعه‌کار هدایت می‌کند. این بخش معمولاً شامل لنز فوکوس، آینه‌های بازتابی و سیستم‌های حفاظتی مانند پنجره محافظ لیزر است. کیفیت فوکوس در این مرحله تأثیر مستقیم بر عمق، عرض و کیفیت نهایی جوش دارد. برخی هدها نیز به سیستم‌های خنک‌کننده داخلی مجهز هستند تا از داغ شدن بیش از حد جلوگیری کنند.

سیستم کنترل و نرم‌افزار

برای کنترل دقیق پارامترهای جوش مانند توان لیزر، سرعت، زمان تابش و مسیر حرکت، از یک واحد کنترل الکترونیکی و نرم‌افزار صنعتی استفاده می‌شود. این سیستم معمولاً به اپراتور اجازه می‌دهد پروفایل‌های مختلف جوش را تعریف کرده و به صورت خودکار اجرا کند. همچنین بسیاری از سیستم‌های پیشرفته دارای بازخورد لحظه‌ای برای پایش کیفیت جوش هستند.

مکانیزم حرکتی یا میز کار

جهت حرکت دادن قطعه یا هد لیزر با دقت بالا، از میزهای CNC یا ربات‌های صنعتی استفاده می‌شود. این مکانیزم‌ها با دقت میکرونی موقعیت‌دهی را انجام داده و اجازه می‌دهند جوش در خطوط منحنی، گوشه‌ها و سطوح پیچیده به راحتی انجام شود. بسته به نوع کاربرد، این بخش می‌تواند به‌صورت دستی، نیمه‌خودکار یا کاملاً رباتیک باشد.

سیستم گاز محافظ

برای جلوگیری از اکسید شدن یا ورود ناخالصی‌ها به منطقه جوش، از گازهای محافظ نظیر آرگون، نیتروژن یا هلیوم استفاده می‌شود. این گازها از طریق نازل‌هایی در نزدیکی نقطه جوش تزریق می‌شوند و نقش مهمی در کیفیت سطحی و ساختار متالورژیکی جوش دارند.

سیستم خنک کننده سورس

جهت افزایش طول عمر سورس دستگاه ،و همینطور خنک کاری آن  از یک چیلر بصورت آب خنک یا هوا خنک استفاده میگردد که با توجه به بررسی های انجام شده لیزر دانشور ، جوش لیزرهای آب خنک در ایران به دلیل نوع آب و هوا قابلیت کارکرد بالاتری دارد .

انتخاب و خرید دستگاه جوش لیزر فایبر

شرکت لیزر دانشور به‌عنوان یک تولیدکننده دانش‌بنیان در زمینه لیزرهای برش و جوش فایبر صنعتی، مجموعه‌ای از دستگاه‌های جوش لیزر فایبر با توان‌های مختلف عرضه می‌کند.

این دستگاه‌ها با توان‌های مختلف از جمله ۱۵۰۰ وات و ۲۰۰۰ وات عرضه می‌شوند و بسته به نوع کاربری، قابلیت جوشکاری انواع فلزات با ضخامت‌های متفاوت را دارند. به‌دلیل سرعت بالا، دقت زیاد و کمترین تأثیر حرارتی بر قطعه، جوش لیزر فایبر به گزینه‌ای ایده‌آل برای کاربردهای صنعتی، ظریف و حتی تزئینی تبدیل شده است.

1. دستگاه جوش لیزر ۳ کاره ریکاس ۱۵۰۰ وات WELDX

این دستگاه با توان ۱۵۰۰ وات، یک گزینه‌ مناسب برای جوشکاری فلزات با ضخامت متوسط و سبک است. طراحی آن به‌گونه‌ای است که عملیات جوشکاری را با سرعت بالا و دقت زیاد انجام می‌دهد، در حالی‌ که یادگیری کار با آن نیز نسبت به روش‌های سنتی مانند MIG یا TIG بسیار ساده‌تر است. از مهم‌ترین ویژگی‌های این مدل می‌توان به قابلیت اجرای جوش‌های دقیق، تمیز و با کمترین پاشش اشاره کرد. این دستگاه برای جوشکاری فلزاتی با ضخامت ۰.۳ تا ۵ میلی‌متر ایده‌آل بوده و سرعت آن تا ۴ تا ۸ برابر بالاتر از جوشکاری TIG است.

2. دستگاه جوش لیزر ۳ کاره ریکاس ۲۰۰۰ وات WELDX

دستگاه جوش ۲۰۰۰ وات، نسخه قدرتمندتر این سری محسوب می‌شود که قابلیت جوشکاری فلزات با ضخامت‌های بیشتر یا نیاز به سرعت و دقت بالاتر را فراهم می‌کند. با توان بالاتر، این مدل برای کاربردهایی با حجم کاری سنگین‌تر و نیاز به نفوذ جوش عمیق‌تر طراحی شده است. سرعت عملیات در این دستگاه بالا بوده و مانند مدل ۱۵۰۰ وات، یادگیری و کار با آن بسیار ساده است.

سخن پایانی

دستگاه جوش لیزر فایبر یکی از پیشرفته‌ترین و دقیق‌ترین روش‌های جوشکاری است که با استفاده از پرتو لیزر متمرکز، اتصالاتی تمیز و با کیفیت بالا ایجاد می‌کند. این دستگاه‌ها به‌ویژه برای جوشکاری فلزات با ضخامت‌های مختلف و نیاز به دقت بالا طراحی شده‌اند. سرعت بالا، عمق نفوذ کنترل‌شده، کاهش تاثیر حرارتی بر قطعه و کیفیت سطح عالی از مزایای بارز جوش لیزر فایبر است.