اول اینکه لیزر چیست؟ اولین پرتو لیزر جهان در سال 1960 با استفاده از یک لامپ فلاش برای تحریک دانه های کریستال یاقوت تولید شد. با توجه به محدودیت ظرفیت گرمایی کریستال، تنها می تواند یک پرتو پالسی بسیار کوتاه با فرکانس بسیار پایین تولید کند. اگرچه پیک انرژی پالس آنی می تواند تا 106 وات باشد، اما همچنان یک خروجی انرژی کم است.
فناوری لیزر از یک پلاریزه برای انعکاس پرتو تولید شده توسط لیزر استفاده می کند تا در یک دستگاه فوکوس متمرکز شود تا پرتوی با انرژی عظیم تولید کند. اگر فوکوس به قطعه کار نزدیک باشد، قطعه کار در عرض چند میلی ثانیه ذوب و تبخیر می شود. از این اثر می توان در فرآیند جوشکاری استفاده کرد. ظهور CO-قدرت بالا2و لیزرهای YAG با قدرت- زمینه جدیدی از جوشکاری لیزر را باز کرده است. کلید تجهیزات جوشکاری لیزر، لیزرهای با قدرت-بالا هستند. دو دسته اصلی وجود دارد. یکی از آنها لیزر جامد است که به عنوان لیزر Nd:YAG نیز شناخته می شود. Nd (نئودیمیم) یک عنصر اشرافی کمیاب است، YAG مخفف گارنت آلومینیوم ایتریم است و ساختار کریستالی آن شبیه یاقوت است. طول موج لیزر Nd:YAG 1.06μm است. مزیت اصلی این است که پرتو تولید شده می تواند از طریق فیبر نوری منتقل شود، بنابراین یک سیستم انتقال پرتو پیچیده را می توان حذف کرد. برای سیستم های تولید انعطاف پذیر یا پردازش از راه دور مناسب است و معمولاً برای قطعات کار با دقت جوش بالا مورد استفاده قرار می گیرد. لیزرهای Nd:YAG با توان خروجی 3-4 کیلووات معمولا در صنعت خودرو استفاده می شود. نوع دیگر لیزر گازی است که با نام CO نیز شناخته می شود2لیزر گاز مولکولی به عنوان محیط کاری برای تولید لیزر مادون قرمز با اندازه یکنواخت 10.6 میکرومتر استفاده می شود. می تواند به طور مداوم کار کند و توان بسیار بالایی تولید کند. توان استاندارد لیزر بین 2-5 کیلووات است.
در مقایسه با سایر فناوری های جوشکاری سنتی، مزایای اصلی جوش لیزری عبارتند از:
1. سرعت سریع، عمق زیاد و تغییر شکل کوچک.
2. جوشکاری را می توان در دمای اتاق یا در شرایط خاص انجام داد و تجهیزات جوشکاری ساده است. به عنوان مثال، پرتو لیزر هنگام عبور از میدان الکترومغناطیسی منحرف نمی شود. لیزرها می توانند جوشکاری را در خلاء، هوا و محیط های گاز خاصی انجام دهند و می توانند از طریق شیشه یا مواد شفاف به پرتو لیزر جوشکاری کنند.
3. می تواند مواد نسوز مانند تیتانیوم، کوارتز و غیره را جوش دهد و همچنین می تواند مواد ناهمگن را با نتایج خوب جوش دهد.
4. پس از فوکوس لیزر، چگالی توان بالاست. هنگام جوشکاری دستگاههای{2}قدرت بالا، نسبت تصویر میتواند به 5:1 و تا 10:1 برسد.
5. جوشکاری میکرو امکان پذیر است. پس از متمرکز شدن پرتو لیزر، می تواند یک نقطه بسیار کوچک به دست آورد و می تواند به طور دقیق قرار گیرد، بنابراین می توان آن را اعمال کرد.
در مونتاژ و جوشکاری قطعات کار میکرو و کوچک در تولید خودکار انبوه استفاده می شود.
6. می تواند قطعات غیر قابل دسترس را جوش دهد و جوشکاری از راه دور غیر تماسی را اجرا کند که انعطاف پذیری زیادی دارد. به خصوص در سال های اخیر، فناوری انتقال فیبر نوری در فناوری پردازش لیزر YAG به کار گرفته شده است که باعث شده است فناوری جوش لیزری به طور گسترده تر ترویج و اعمال شود.
7. پرتو لیزر را می توان به راحتی در زمان و مکان تقسیم کرد و پردازش همزمان چند پرتوی و پردازش چند ایستگاهی را ممکن می کند و شرایط را برای جوشکاری دقیق تر فراهم می کند.
با این حال، جوشکاری لیزری نیز محدودیتهای خاصی دارد:
1. به دقت مونتاژ بالایی قطعات کار نیاز دارد و موقعیت پرتو لیزر روی قطعه کار نمی تواند به طور قابل توجهی جبران شود. این به این دلیل است که اندازه نقطه لیزر پس از فوکوس کوچک است، درز جوش باریک است و مواد فلزی پرکننده اضافه می شود. اگر دقت مونتاژ قطعه کار یا دقت تعیین موقعیت پرتو الزامات را برآورده نکند، نقص جوش به راحتی می تواند رخ دهد.
2. هزینه لیزر و سیستم های مربوطه نسبتاً زیاد است و در نتیجه سرمایه گذاری اولیه زیادی را به همراه دارد.
