اصل کارکرد یک دستگاه جوشکاری با لیزر فیبر چیست؟

الف. اصل کار ماشین‌های جوشکاری لیزری

دستگاه جوشکاری لیزری از پرتو لیزر با چگالی انرژی بالا به عنوان منبع گرما استفاده می‌کند و روشی کارآمد و دقیق برای جوشکاری است. اصل کار به این صورت است که یک ژنراتور لیزری پرتو لیزر با انرژی بالا تولید می‌کند که از طریق مسیر نوری منتقل شده و توسط گروهی از عدسی‌های فوکوسی در ناحیه مورد نظر از قطعه کار متمرکز می‌شود. این امر باعث ذوب سریع مواد جوشکاری شونده و تشکیل حوضچه مذاب مشخصی می‌شود. هنگامی که پرتو لیزری از آن ناحیه دور می‌شود، حوضچه مذاب سرد شده و منجمد می‌گردد و در نتیجه دو یا چند قطعه کار به یکدیگر متصل می‌شوند. در طول این فرآیند، انرژی پرتو لیزر بسیار متمرکز است و این امکان را فراهم می‌کند که مواد در مدت زمان بسیار کوتاهی به دمای ذوب برسند و همچنین منطقه تحت تأثیر گرما بسیار کوچک باشد. این موضوع تفاوت اصلی جوشکاری لیزری با روش‌های سنتی جوشکاری است.

II. مزایای اصلی

۱. کارایی و سرعت بالا: در مقایسه با روش‌های سنتی جوشکاری، سرعت جوشکاری لیزری به‌طور قابل‌توجهی افزایش یافته است. به عنوان مثال در جوشکاری قطعات خودرو در صنعت خودروسازی، روش سنتی جوشکاری قوسی ممکن است چند دقیقه زمان ببرد تا یک اتصال جوشکاری را تکمیل کند، در حالی که جوشکاری لیزری با بهره‌گیری از چگالی انرژی بالا و خصوصیات هدایت سریع حرارت، می‌تواند در عرض چند ثانیه کار را به پایان برساند و در نتیجه کارایی تولید را افزایش داده و به نیازهای تولید انبوه پاسخ دهد.

2. دقت بالا: قطر لکه‌ی باریکه لیزر بسیار کوچک است، که این امکان را فراهم می‌کند تا محل جوشکاری با دقت کنترل شود و دقت جوشکاری در حد زیر میلی‌متری حاصل شود. این ویژگی آن را برای جوشکاری قطعات کوچک و دقیق بسیار مناسب می‌کند. در زمینه تولید الکترونیک، مانند جوشکاری قطعات ریز الکترونیکی درون تلفن‌های همراه، دستگاه‌های جوش لیزری می‌توانند محل دقیق اتصال‌های لحیم‌کاری را تضمین کنند و از مشکلاتی مانند لحیم‌کاری اشتباه یا اتصال کوتاه جلوگیری کنند و در نتیجه کیفیت و قابلیت اطمینان محصول را افزایش دهند.

3. کیفیت برجسته جوشکاری: به دلیل منطقه تحت تأثیر حرارت کم، جوشکاری لیزری می‌تواند تغییر شکل و تمرکز تنش ناشی از جوشکاری را به طور مؤثر کاهش دهد. این روش باعث ایجاد درز جوش با ریزساختار ظریف و عملکرد عالی می‌شود. در ساخت برخی از دستگاه‌های دقیق با الزامات سفت و سخت در مورد تغییر شکل، مانند جوشکاری پره‌های موتور جت، جوشکاری لیزری می‌تواند تضمین کند که پره‌ها پس از جوشکاری بدون از دست دادن عملکرد، شکل و اندازه با دقت بالا را حفظ کنند.

4. دامنه گسترده‌ای از مواد قابل جوشکاری: دستگاه‌های جوشکاری لیزری می‌توانند انواع مواد فلزی را به همراه هم جوش دهند، از جمله فلزات با نقطه ذوب بالا (مانند آلیاژهای تیتانیوم، آلیاژهای نیکل)، فلزات نسوز (مانند تنگستن، مولیبدن) و برخی مواد آلیاژی خاص. در عین حال، این دستگاه‌ها را می‌توان برای جوشکاری فلز با مواد غیرفلزی نیز به کار برد، مانند اتصال فلز به سرامیک یا پلاستیک، که این امر امکانات بیشتری را برای کاربردهای نوآورانه در طراحی مواد و محصولات فراهم می‌کند.

5. ادغام آسان با سیستم‌های خودکار: فرآیند جوشکاری لیزری به راحتی قابل خودکارسازی است. این فرآیند می‌تواند با ربات‌ها و خطوط تولید خودکار ادغام شود و مسیرهای پیچیده جوشکاری و کنترل پارامترهای فرآیندی را از طریق برنامه‌نویسی انجام داد. این موضوع پایداری و یکنواختی فرآیند تولید را افزایش می‌دهد، هزینه‌های کارگری را کاهش می‌دهد و با روند توسعه سیستم‌های هوشمند و خودکار در تولیدات مدرن سازگار است.

III. وضعیت بازار و روندهای آینده

با توسعه سریع و به‌روزرسانی فناوری صنعت تولید، بازار دستگاه‌های جوشکاری لیزری شتاب رشد قوی‌ای را نشان می‌دهد. در سال‌های اخیر، اندازه بازار جهانی دستگاه‌های جوشکاری لیزری به‌طور مداوم گسترش یافته و پیش‌بینی می‌شود در سال‌های آینده نیز رشد نسبتاً زیادی داشته باشد. عوامل اصلی رانشی بازار شامل محبوب شدن اتوماسیون صنعتی، توسعه سریع صنایع نوظهور (مانند خودروهای انرژی جدید، نیمه‌هادی‌ها، هوش مصنوعی و غیره) و بهبود مداوم الزامات کیفیت محصول و کارایی تولید می‌شود.

در آینده، فناوری ماشین‌های جوشکاری لیزری به سمت توان بالاتر، دقت بیشتر و هوشمندی گسترده‌تر پیشرفت خواهد کرد. تحقیق و توسعه و همچنین کاربرد انواع جدید لیزرها، نظیر لیزرهای فیبری و لیزرهای دیسکی، کارایی و کیفیت جوشکاری لیزری را به میزان بیشتری بهبود خواهد داد. هم‌زمان، پیشرفت‌های مداوم در سیستم‌های کنترل هوشمند، امکان پایش و کنترل تطبیقی فرآیند جوشکاری لیزری را به‌صورت زنده فراهم خواهد کرد، به‌طوری‌که پارامترهای جوشکاری به‌صورت خودکار مطابق با شرایط واقعی در حین جوشکاری تنظیم می‌شوند تا ثبات کیفیت جوشکاری تضمین شود. علاوه‌براین، با پیشرفت ادغام چندبرنامه‌ای، فناوری جوشکاری لیزری با فناوری رباتیک، هوش مصنوعی و داده‌های بزرگ ادغام عمیق‌تری خواهد یافت و این امکان را فراهم خواهد کرد که فرآیندهای جوشکاری پیچیده‌تر و متنوع‌تری انجام شود و کاربردهای آن در زمینه‌های بیشتری گسترش یابد.

دستگاه‌های جوشکاری لیزری به عنوان تجهیزات فنی کلیدی در ساخت و تولیدهای مدرن، به دلیل مزایای منحصر به فرد خود در بسیاری از زمینه‌ها کاربرد گسترده‌ای یافته‌اند و در آینده نیز پیشرفت‌های گسترده‌ای دارند. چه برای بهبود بهره‌وری و کیفیت محصولات توسط شرکت‌های تولیدی و چه برای تسهیل در دگرگونی و به‌روزرسانی کل صنعت ساخت و تولید، دستگاه‌های جوشکاری لیزری نقشی ایفا می‌کنند که نمی‌توان آن را جایگزین کرد.