دستگاه لیزر جوش یگ : تحولی در صنعت جوشکاری

با پیشرفت تکنولوژی و ورود سیستم‌های لیزری به صنایع مختلف، استفاده از این فناوری در فرآیندهای جوشکاری به یکی از انقلاب‌های صنعتی تبدیل شده است. دستگاه‌های لیزر جوش به دلیل ویژگی‌های منحصر به فردی که دارند، به‌ویژه در جوشکاری قطعات حساس، دقیق و پیچیده، به یکی از محبوب‌ترین انتخاب‌ها در صنایع مدرن تبدیل شده‌اند. یکی از انواع دستگاه‌های لیزر جوش که به طور گسترده در صنایع مختلف به کار می‌رود، دستگاه لیزر جوش YAG (Yttrium Aluminum Garnet) است. این مقاله به بررسی ویژگی‌ها، مزایا، معایب، کاربردها و نحوه عملکرد دستگاه لیزر جوش YAG می‌پردازد.

تاریخچه لیزر جوش :

استفاده از لیزر در جوشکاری به دهه ۱۹۶۰ بازمی‌گردد، زمانی که محققان دریافتند که لیزرها می‌توانند برای برش و جوش مواد مختلف به‌کار روند. لیزرهای مختلف مانند لیزرهای CO2 و لیزرهای فیبری در ابتدا وارد صنعت جوشکاری شدند، اما دستگاه‌های لیزر جوش YAG در دهه ۱۹۹۰ به عنوان یکی از گزینه‌های اصلی برای جوشکاری با دقت بالا و کنترل دقیق شناخته شدند. این دستگاه‌ها با توجه به ویژگی‌هایی مانند توان بالا، دقت زیاد و توانایی جوشکاری مواد مختلف، به‌ویژه در صنایع الکترونیک و خودروسازی، جایگاه ویژه‌ای پیدا کردند.

ویژگی‌های دستگاه لیزر جوش YAG

دستگاه‌های لیزر جوش YAG به طور عمده از لیزرهای کریستالی ساخته شده‌اند که از یتریم و آلومینیوم گارنت (YAG) به عنوان محیط لیزری استفاده می‌کنند. لیزر YAG قادر است پرتو لیزر با طول موج ۱۰۶۴ نانومتر تولید کند که می‌تواند به شدت بالا و دقت بالا روی قطعات مختلف اثر بگذارد. این ویژگی‌ها باعث شده‌اند که لیزرهای YAG در جوشکاری مواد سخت و مقاوم مانند فولادهای ضدزنگ، آلومینیوم، مس و حتی طلا مورد استفاده قرار گیرند.

اجزای دستگاه لیزر جوش YAG

دستگاه لیزر جوش YAG معمولاً شامل اجزای زیر است:

1. منبع لیزر YAG: این بخش اصلی دستگاه است که انرژی نوری را تولید می‌کند. این لیزر معمولاً از کریستال YAG به‌عنوان محیط فعال استفاده می‌کند که توسط پمپ لیزری (معمولاً دیود لیزری یا لامپ‌های فلش) تحریک می‌شود.
2. سیستم هدایت پرتو: پرتو تولید شده توسط لیزر YAG باید به محل جوشکاری هدایت شود. این سیستم شامل آینه‌ها، لنزها و فیبرهای نوری است که مسیر پرتو را از منبع لیزر به قطعه‌کار هدایت می‌کند.
3. سیستم کنترل: دستگاه لیزر جوش YAG به سیستم‌های پیشرفته کنترل مجهز است که برای تنظیم شدت پرتو، مدت زمان تابش و مسیر حرکت پرتو به‌کار می‌رود. این سیستم‌ها معمولاً کاملاً دیجیتال هستند و می‌توانند پارامترهای مختلف جوشکاری را تنظیم کنند.
4. سیستم خنک‌کنندگی: از آن‌جا که لیزرها هنگام کارکردن به شدت داغ می‌شوند، سیستم‌های خنک‌کنندگی برای جلوگیری از آسیب به دستگاه و حفظ عملکرد بهینه آن ضروری هستند.
5. سیستم تغذیه و تنظیم موقعیت: این سیستم وظیفه حرکت دقیق قطعه کار و دستگاه را بر عهده دارد تا پرتو لیزر در موقعیت‌های خاص به درستی اعمال شود.

نحوه عملکرد دستگاه لیزر جوش YAG

در دستگاه‌های لیزر جوش YAG، لیزر با استفاده از یک محیط لیزری YAG که از ترکیب یتریم و آلومینیوم گارنت ساخته شده است، تولید می‌شود. هنگامی که لیزر توسط پمپ نوری (لامپ فلش یا دیود لیزری) تحریک می‌شود، فوتون‌ها به صورت متمرکز و با انرژی بالا به قطعه‌کار تابانده می‌شوند.

پرتو لیزر با طول موج ۱۰۶۴ نانومتر به سطح قطعه برخورد کرده و انرژی زیادی به آن منتقل می‌کند. این انرژی باعث ذوب شدن موضعی ماده می‌شود و سپس با سرد شدن سریع، جوش ایجاد می‌شود. مهم‌ترین ویژگی این فرآیند، دقت بالای آن است. به دلیل تمرکز بالای انرژی در نقطه برخورد، تاثیر حرارتی بسیار محدودی بر اطراف جوش وارد می‌شود، که این امر موجب کاهش خطر ایجاد تغییرات در ساختار مواد و بهبود کیفیت جوش می‌شود.

مزایای استفاده از دستگاه لیزر جوش YAG

دستگاه لیزر جوش YAG دارای مزایای متعددی است که آن را از دیگر روش‌های جوشکاری متمایز می‌کند:

1. دقت و کیفیت بالا: لیزرهای YAG توانایی جوشکاری با دقت بالا را دارند. این دقت به‌ویژه در جوشکاری قطعات پیچیده و حساس بسیار مهم است.
2. سرعت بالا: فرآیند جوشکاری با لیزر بسیار سریع است، زیرا پرتو لیزر به سرعت روی سطح قطعه متمرکز می‌شود و جوشکاری در مدت زمان کوتاهی انجام می‌شود. این ویژگی می‌تواند به افزایش بهره‌وری در خطوط تولید کمک کند.
3. عدم نیاز به تماس فیزیکی: در فرآیند جوشکاری با لیزر، هیچ‌گونه تماس فیزیکی با قطعه کار وجود ندارد. این موضوع باعث کاهش سایش و آسیب به ابزار و همچنین افزایش طول عمر دستگاه می‌شود.
4. جوشکاری مواد حساس: لیزر جوش YAG به دلیل دقت و توانایی کنترل حرارت، برای جوشکاری مواد حساس به دما مانند قطعات الکترونیکی و پزشکی بسیار مناسب است.
5. امکان جوشکاری قطعات با ضخامت‌های مختلف: دستگاه‌های لیزر جوش YAG می‌توانند برای جوشکاری قطعات با ضخامت‌های متفاوت از فلزات مختلف استفاده شوند.

معایب دستگاه لیزر جوش YAG

اگرچه دستگاه لیزر جوش YAG دارای مزایای زیادی است، اما معایبی نیز دارد که باید در نظر گرفته شوند:

1. هزینه بالا: هزینه اولیه دستگاه‌های لیزر جوش YAG معمولاً بالا است و این ممکن است برای برخی از شرکت‌ها و صنایع مقرون به صرفه نباشد.
2. نیاز به تخصص فنی: کار با دستگاه لیزر جوش YAG نیازمند تخصص فنی است. اپراتورها باید توانایی تنظیم دقیق پارامترهای دستگاه و کنترل فرآیند جوشکاری را داشته باشند.
3. محدودیت در جوشکاری مواد ضخیم: جوشکاری با لیزر در مواد ضخیم ممکن است مشکل‌ساز باشد، زیرا انتقال انرژی به درستی صورت نمی‌گیرد و ممکن است جوش به درستی شکل نگیرد.
4. نیاز به محیط کنترل‌شده: برای عملکرد بهینه دستگاه لیزر جوش YAG، محیط باید کنترل‌شده باشد. عواملی مانند رطوبت و گرد و غبار می‌توانند عملکرد دستگاه را تحت تأثیر قرار دهند.

کاربردهای دستگاه لیزر جوش YAG

دستگاه لیزر جوش YAG در بسیاری از صنایع کاربرد دارد:

1. صنعت خودروسازی: این دستگاه برای جوشکاری قطعات بدنه خودروها و قطعات الکترونیکی خودرو به کار می‌رود. دقت بالا و سرعت زیاد این دستگاه‌ها، آن‌ها را برای تولید انبوه مناسب می‌سازد.
2. صنعت الکترونیک: در تولید قطعات حساس الکترونیکی مانند مدارهای چاپی و قطعات کوچک، از دستگاه‌های لیزر جوش YAG برای جوشکاری دقیق استفاده می‌شود.
3. صنعت پزشکی: برای تولید ابزار پزشکی و ایمپلنت‌های فلزی، از جوشکاری با لیزر YAG استفاده می‌شود. این دستگاه‌ها به دلیل دقت بالا و توانایی کار با مواد حساس، برای این صنعت بسیار مناسب هستند.
4. صنعت هوافضا: در صنعت هوافضا، برای جوشکاری قطعات سبک و دقیق، مانند قطعات موتور و بدنه هواپیماها، از دستگاه‌های لیزر جوش YAG استفاده می‌شود.
5. صنعت جواهرسازی: جوشکاری با لیزر YAG در جواهرسازی برای جوش دادن فلزات گرانبها و ایجاد اتصال‌های دقیق و نامرئی در جواهرات استفاده می‌شود.

و در پایان

دستگاه لیزر جوش YAG به عنوان یک ابزار پیشرفته در صنعت جوشکاری، با ویژگی‌های برجسته‌ای چون دقت بالا، سرعت زیاد، و کیفیت عالی جوش، جایگاه ویژه‌ای در بسیاری از صنایع پیدا کرده است. این دستگاه به‌ویژه برای جوشکاری

قطعات حساس و پیچیده که نیاز به دقت فراوان دارند، گزینه‌ای ایده‌آل به شمار می‌رود. با این حال، هزینه‌های بالای خرید و نگهداری، نیاز به تخصص فنی، و محدودیت‌هایی در جوشکاری مواد ضخیم از جمله معایب آن هستند که باید در هنگام استفاده در نظر گرفته شوند. با این حال، با پیشرفت تکنولوژی، دستگاه‌های لیزر جوش YAG به یک ابزار ضروری در صنایع مختلف تبدیل شده‌اند و نقش مهمی در بهبود کیفیت تولیدات ایفا می‌کنند.