جوشکاری لیزری یکی از اولین کاربردهای پردازش مواد لیزری صنعتی بود. در بیشتر کاربردهای اولیه، لیزرها جوشهایی با کیفیت بالاتر تولید میکردند و در نتیجه بهرهوری را افزایش میدادند. همانطور که کلاس لیزرها تکامل یافته است، اکنون منابع لیزری با توان بالاتر، طول موج های مختلف و طیف وسیع تری از قابلیت های پالس در دسترس هستند. علاوه بر این، تحویل پرتو، سخت افزار و نرم افزار کنترل ماشین، و حسگرهای فرآیند، همگی به پیشرفت های جدید و بهتر در فرآیند جوشکاری لیزر کمک کرده اند.
جوشکاری لیزری مزایای منحصربفردی دارد، از جمله حرارت ورودی کم، همجوشی باریک و مناطق متاثر از گرما، و خواص مکانیکی عالی موادی که قبلاً برای جوشکاری با استفاده از فرآیندهایی که گرمای ورودی زیادی به قطعه تولید میکردند، دشوار بود. این خواص منجر به جوشهای قویتر و جذابتر میشود که توسط جوش لیزری ایجاد میشوند. علاوه بر این، جوشکاری لیزری به زمان نصب بسیار کمتری نیاز دارد و با افزودن حسگرهای ردیابی لیزری، میتوان آن را خودکار کرد و در نتیجه هزینههای محصول را کاهش داد. همه این فناوری های جدید دامنه کاربردهای جوش لیزری را بیشتر گسترش می دهند. جوشکاری لیزر فیبر با استفاده از فلزات، شکل قطعات، اندازه ها و حجم های مختلف با موفقیت در بسیاری از صنایع استفاده شده است.
جوش باتری
جوشکاری لیزری آلیاژهای آلومینیوم (معمولا سری 3000) و مس خالص برای ایجاد تماس های الکتریکی با پایانه های مثبت و منفی باتری. تمام مواد و ترکیبات مواد مورد استفاده در باتری ها کاندیدای فرآیند جدید جوشکاری لیزر فیبر هستند. اتصالات جوش داده شده روی هم، لب به لب و فیله امکان اتصالات مختلفی را در باتری ایجاد می کنند. جوشکاری لیزری مواد لاگ به الکترودهای منفی و مثبت باعث ایجاد تماس الکتریکی در پک می شود. مرحله نهایی جوشکاری مونتاژ بسته باتری، آب بندی درزهای قوطی های آلومینیومی، مانعی برای الکترولیت داخلی ایجاد می کند.
از آنجایی که انتظار می رود باتری ها به مدت 10 سال یا بیشتر به طور قابل اعتماد کار کنند، جوش لیزری به دلیل کیفیت بالای آن انتخاب شده است. با استفاده از تجهیزات و فرآیند جوشکاری لیزر فیبر مناسب، جوش لیزری به طور مداوم جوشهایی با کیفیت بالا روی آلیاژهای آلومینیوم سری 3000 تولید میکند.
فرآیند جوشکاری دقیق
مهر و موم های مورد استفاده در کشتی ها و پالایشگاه های شیمیایی و همچنین صنعت داروسازی در اصل با جوشکاری TIG بودند. از آنجایی که این قطعات در محیط های حساس استفاده می شوند، این قطعات با دقت ماشین کاری شده و از مواد آلیاژی مبتنی بر نیکل مقاوم در برابر درجه حرارت بالا و مقاوم در برابر مواد شیمیایی ساخته می شوند. اندازه لات معمولا کوچک و مقادیر تنظیم شده زیاد است. قابل درک است که مونتاژ این اجزا در حال حاضر با استفاده از جوش لیزری فیبر بهبود یافته است.
دلایل جایگزینی فرآیند جوشکاری قوس رباتیک قبلی با لیزر فیبر عبارتند از: کیفیت جوش لیزری ثابت. سهولت تغییر از پیکربندی یک جزء به پیکربندی دیگر، که زمان راه اندازی را کاهش می دهد و توان عملیاتی را بهبود می بخشد. و کاهش هزینه با خودکار کردن فرآیند جوشکاری لیزری از طریق مونتاژ حسگرهای ردیابی لیزری.
جوشکاری ضد گاز
قطعات الکترونیکی مهر و موم شده هرمتیک در دستگاه های پزشکی مانند ضربان ساز و سایر وسایل الکترونیکی، جوشکاری لیزر فیبر را به فرآیند انتخابی برای کاربردهایی تبدیل کرده است که به بالاترین سطح اطمینان نیاز دارند. پیشرفتهای اخیر در فرآیندهای جوشکاری هرمتیک، مسائل مربوط به جوشکاری لیزری و نقطه پایانی جوش را که یک مکان حیاتی برای انجام آببندی هرمتیک است، مورد توجه قرار داده است.
تکنیکهای جوشکاری لیزری قبلی باعث ایجاد فرورفتگیهایی در نقطه پایانی هنگام خاموش شدن پرتو لیزر میشد، حتی در صورت کاهش قدرت لیزر. کنترل پیشرفته پرتو لیزر فرورفتگی را در جوش های نازک و عمیق از بین می برد. نتیجه کیفیت جوش ثابت و بدون تخلخل در نقطه پایانی و ظاهر بهبود یافته و مهر و موم قابل اطمینان تر است.
جوشکاری فلزات غیر مشابه
توانایی ساخت محصولات با استفاده از فلزات و آلیاژهای غیرمشابه، انعطاف طراحی و تولید را تا حد زیادی افزایش می دهد. بهینه سازی خواص محصول نهایی، مانند مقاومت در برابر خوردگی، سایش و حرارت، ضمن کنترل هزینه ها، انگیزه ای رایج برای انجام جوشکاری فلزات غیرمشابه است. اتصال فولاد ضد زنگ و فولاد گالوانیزه یک مثال است. فولاد ضد زنگ 304 و فولاد کربنی گالوانیزه به دلیل مقاومت در برابر خوردگی عالی در کاربردهای بسیار متنوعی مانند ظروف آشپزخانه و قطعات هوافضا استفاده شده است. این فرآیند چالشهای خاصی را به همراه دارد، به ویژه به این دلیل که پوشش روی میتواند مشکلات جدی تخلخل جوش را ایجاد کند.
انرژی مورد استفاده برای ذوب فولاد و فولاد ضد زنگ در طول فرآیند جوشکاری، روی را در حدود 900 درجه سانتیگراد تبخیر می کند، که به طور قابل توجهی زیر نقطه ذوب فولاد ضد زنگ است. نقطه جوش کم روی منجر به تشکیل بخار در حین جوشکاری سوراخ قفلی می شود. در تلاش برای فرار از فلز مذاب، بخارات روی ممکن است در جوش جامد به دام افتاده و منجر به تخلخل بیش از حد جوش شود. در برخی موارد، بخارات روی می تواند با جامد شدن فلز خارج شود و باعث ایجاد تخلخل یا زبری در سطح جوش شود.
با طراحی مناسب اتصال و انتخاب پارامترهای فرآیند لیزر، تکمیل و جوشکاری مکانیکی به راحتی قابل انجام است. جوش های لبه ای از فولاد ضد زنگ 304 با ضخامت 0.6 میلی متر و فولاد گالوانیزه با ضخامت 0.5 میلی متر بدون ترک یا تخلخل در هر دو سطح بالایی و پایینی بودند.
