دستگاه جوش لیزر

راهنمای خرید دستگاه جوش لیزر:

دستگاه های جوش لیزر امروزه در صنایع مختلف استفاده میشوند که با توجه به دقت بالا و انواع گوناگون قبل از خرید باید اطلاعات لازم را داشت. اطلاعات انواع دستگاه ها و تفاوت آنها با یکدیگر باید مورد مطالعه قرار بگیرند تا بتوان در کارهای مختلف از بهترین دستگاه استفاده کرد.

جوشکاری لیزری انقلاب در صنعت اتصال:

در عرصه رقابتی صنعت مدرن، جایی که دقت میکرومتری، سرعت تولید و کیفیت بی‌نقص، معیارهای اصلی موفقیت به شمار می‌روند، فناوری‌های نوین به سرعت در حال بازتعریف فرآیندهای تولید هستند. جوشکاری لیزری (Laser Beam Welding LBW) به عنوان یکی از برجسته‌ترین دستاوردهای این تحول فناورانه، انقلابی در علوم و مهندسی اتصال مواد، به‌ویژه فلزات، ایجاد کرده است. این تکنولوژی که در دسته‌بندی علمی جوشکاری ذوبی (Fusion Welding) قرار می‌گیرد، با بهره‌گیری از پرتوی لیزر با چگالی انرژی بسیار بالا، حرارت متمرکزی را در یک نقطه کانونی ایجاد می‌کند. این انرژی، لبه‌های قطعات کار را به سرعت به نقطه ذوب رسانده و پس از انجماد سریع، یک اتصال متالورژیکی مستحکم، تمیز و دقیق را شکل می‌دهد.

مزایای چشمگیر این فناوری، از جمله سرعت بالا، ناحیه متأثر از حرارت (HAZ) بسیار کوچک، عدم اعوجاج قطعه و قابلیت اتوماسیون بالا، موجب شده است تا دستگاه‌های جوش لیزری به سرعت جایگزین روش‌های سنتی مانند جوشکاری قوس الکتریکی (TIG, MIG/MAG) در صنایع پیشرفته شوند. این پیشرفت نه تنها کیفیت نهایی محصولات را به سطح جدیدی ارتقا داده، بلکه فرصت‌های جدید و پرسودی را برای کارآفرینی و رشد اقتصادی در بازارهای جهانی فراهم آورده است.

این مقاله به عنوان یک مرجع علمی و جامع، به تحلیل عمیق تمامی جنبه‌های جوشکاری لیزری می‌پردازد؛ از مبانی فیزیکی و تاریخچه آن گرفته تا طبقه‌بندی دقیق دستگاه‌ها بر اساس تکنولوژی منبع لیزر (مانند فایبر و Nd:YAG)، تحلیل فنی مزایا و معایب، کاربردهای صنعتی تخصصی، راهنمای علمی خرید، و پروتکل‌های تعمیر و نگهداری. همچنین، بخش‌های ویژه‌ای به بررسی تخصصی دستگاه جوش لیزری طلا در صنعت جواهرسازی و تحلیل فنی دستگاه‌های لیزر جوش YAG اختصاص یافته است تا تصویری کامل از این فناوری پیشرفته ارائه گردد.

بخش اول: مبانی فیزیکی و سیر تکامل جوشکاری لیزری

۱.۱. تاریخچه و سیر تکاملی: از نظریه تا کاربرد صنعتی

تاریخچه استفاده از لیزر به سال ۱۹۵۹ بازمی‌گردد، زمانی که گوردون گولد، دانشجوی دانشگاه کلمبیا، برای اولین بار اصطلاح “لیزر” (LASER) را به عنوان مخفف “تقویت نور توسط گسیل القایی تابش” به کار برد. با این حال، استفاده عملی از این پدیده در صنعت جوشکاری در اواخر دهه ۱۹۶۰ آغاز شد، دورانی که محققان دریافتند پرتوهای لیزر می‌توانند برای برش و اتصال مواد مختلف به‌کار روند. در ابتدا، از روش‌های حرارتی استفاده می‌شد و به مرور در دهه ۷۰ میلادی، اشکال ابتدایی جوشکاری لیزری به کار گرفته شد. نقطه عطف این فناوری در دهه ۱۹۹۰ بود که دستگاه‌های لیزر جوش Nd:YAG به عنوان گزینه‌ای اصلی برای جوشکاری‌های بسیار دقیق و کنترل‌شده، به ویژه در صنایع الکترونیک و خودروسازی، شناخته شدند. امروزه، با ظهور لیزرهای فایبر، این روش از یک فناوری نوظهور به یک ابزار صنعتی ضروری و مدرن تبدیل شده که در پیشرفته‌ترین صنایع نقشی حیاتی ایفا می‌کند.

 ۱.۲. جوشکاری لیزری چیست؟ (Laser Beam Welding)

جوشکاری به طور کلی فرآیند ایجاد اتصال متالورژیکی بین دو یا چند قطعه است که به دو دسته اصلی ذوبی و حالت جامد تقسیم می‌شود. جوشکاری لیزری، یکی از نوین‌ترین روش‌ها در دسته جوشکاری ذوبی است. در این فرآیند، یک پرتو لیزر با چگالی انرژی بسیار بالا (معمولاً بیش از ۱ مگاوات بر سانتی‌متر مربع) به سطح قطعه کار تابانده می‌شود. این انرژی متمرکز، دمای سطح را در کسری از ثانیه (چند میلی‌ثانیه یا میکروثانیه) به نقطه جوش می‌رساند و باعث ذوب شدن موضعی لبه‌های قطعات می‌شود. با ذوب شدن مواد، یک “حوضچه مذاب” (Molten Pool) کوچک و دقیق تشکیل شده و پس از سرد شدن سریع، یک اتصال قوی، یکنواخت و تمیز ایجاد می‌شود.

این فرآیند بدون نیاز به تماس فیزیکی ابزار با قطعه کار و بدون اعمال فشار فیزیکی انجام می‌شود که این خود یکی از مزایای بزرگ آن است. دستگاه‌های جوش لیزری می‌توانند به صورت دستی (با استفاده از گان یا تورچ) یا کاملاً اتوماتیک و رباتیک عمل کنند. به دلیل دقت، سرعت و کیفیت بالا، این فناوری توانسته است بر بسیاری از کاستی‌های روش‌های قدیمی غلبه کند و تولید محصولات متنوع در حجم انبوه را ممکن سازد.

 بخش دوم: طبقه‌بندی علمی و فنی دستگاه‌های جوش لیزری

دستگاه‌های جوش لیزری بر اساس تکنولوژی منبع لیزر، نحوه عملکرد و کاربرد، به دسته‌های مختلفی تقسیم می‌شوند. شناخت این تفاوت‌ها برای انتخاب دستگاه مناسب، امری ضروری است.

 ۲.۱. انواع دستگاه‌ها بر اساس تکنولوژی منبع لیزر (Laser Source)

تکنولوژی به کار رفته در منبع تولید لیزر، مهم‌ترین عامل در تعیین ویژگی‌ها و کاربردهای دستگاه است.

لیزر فایبر (Fiber Laser): این تکنولوژی به عنوان پیشرفته‌ترین و آخرین تکنولوژی جوشکاری در دنیا شناخته می‌شود. در این دستگاه‌ها، پرتو لیزر در فیبرهای نوری دوپ شده با عناصر خاکی کمیاب (مانند ایتربیوم یا نئودیمیم) تولید و تقویت می‌شود. لیزرهای فایبر به دلیل بازدهی الکترواپتیکی بسیار بالا (۲۵ تا ۳۰ درصد و حتی بیشتر)، مصرف انرژی کم، طول عمر بسیار طولانی (تا ۱۰۰ هزار ساعت) و نیاز به نگهداری کمتر، بهترین و مقرون‌به‌صرفه‌ترین گزینه برای جوشکاری صنعتی فلزات به شمار می‌روند. این لیزرها کیفیت جوش بسیار بالایی ارائه می‌دهند و می‌توانند طیف وسیعی از فلزات، حتی فلزات بسیار بازتابنده مانند آلومینیوم و مس را جوش دهند.
لیزر Nd:YAG (Neodymiumdoped Yttrium Aluminum Garnet): این دستگاه‌ها از لیزرهای حالت جامد کریستالی ساخته شده‌اند که از ترکیب یتریم و آلومینیوم گارنت (YAG) به عنوان محیط لیزری استفاده می‌کنند. پرتو لیزر تولیدی دارای طول موج ۱۰۶۴ نانومتر است که برای جوشکاری مواد سخت مانند فولاد ضدزنگ، آلومینیوم، مس و طلا بسیار مناسب است. دستگاه‌های لیزر YAG برای جوشکاری‌های دقیق، حساس و پالسی، به ویژه در صنایع الکترونیک، پزشکی و جواهرسازی کاربرد فراوان دارند. با این حال، راندمان انرژی آن‌ها پایین‌تر از لیزر فایبر است و به دلیل نیاز به تعویض قطعاتی مانند لامپ‌های فلش، هزینه نگهداری بیشتری دارند.
لیزر CO2: این نوع لیزر گازی، عمدتاً برای جوشکاری مواد غیرفلزی مانند پلاستیک و چوب استفاده می‌شود. اگرچه دقت بالایی دارند، اما مصرف انرژی آن‌ها زیاد، نگهداری‌شان دشوار و راندمانشان پایین‌تر از لیزرهای فایبر است.
لیزر دیودی (Diode Laser): این لیزرها برای کاربردهای کم‌توان و سبک مناسب هستند و قیمتی اقتصادی‌تر دارند. به دلیل کیفیت پایین‌تر پرتو، کاربرد آن‌ها محدود به مواردی مانند جوش پلاستیک یا لحیم‌کاری سبک است.

 ۲.۲. انواع دستگاه‌ها بر اساس ساختار و کاربرد

دستگاه جوش لیزری دستی (تفنگی): این دستگاه‌ها دارای یک گان (تورچ) دستی هستند که توسط فیبر نوری به منبع لیزر متصل است و اپراتور آن را هدایت می‌کند. این مدل‌ها انعطاف‌پذیری بالایی دارند و برای جوشکاری قطعات بزرگ یا کار در زوایای مختلف بسیار مناسب هستند. کار با این دستگاه‌ها بسیار ساده است و نیاز به مهارت تخصصی بالایی ندارد.
دستگاه جوش لیزری اتوماتیک (رباتیک): این دستگاه‌ها با سیستم‌های CNC یا بازوهای رباتیک ترکیب شده و فرآیند جوشکاری را به صورت کاملاً خودکار انجام می‌دهند. مدل‌های ۴ یا ۵ محوره این دستگاه‌ها برای تولید انبوه، جوشکاری قطعات با هندسه پیچیده و تکراری با دقت بسیار بالا ایده‌آل هستند.
دستگاه جوش لیزری طلا و نقره: این دستگاه‌ها به طور خاص برای صنعت جواهرسازی طراحی شده‌اند و دارای ظرافت و دقت فوق‌العاده‌ای هستند. معمولاً مجهز به سیستم‌های چشمی (میکروسکوپ) برای مشاهده دقیق نقطه جوش بوده و برای اتصال قطعات بسیار کوچک و حساس طلا، نقره و سایر فلزات گران‌بها به کار می‌روند.
دستگاه جوش لیزری هوا خنک (پرتابل/خانگی): این دستگاه‌ها ابعاد کوچک‌تری دارند، تک فاز هستند و از سیستم خنک‌کننده هوا به جای چیلر آبی استفاده می‌کنند. این مدل‌ها برای کارگاه‌های کوچک، مصارف خانگی، پروژه‌های نصب در محل یا کارهای خدماتی مناسب هستند.

 ۲.۳. دستگاه‌های جوش لیزری چندکاره

دستگاه‌های مدرن، به ویژه مدل‌های فایبر، قابلیت‌های چندمنظوره‌ای را ارائه می‌دهند. برخی از این دستگاه‌ها به عنوان دستگاه ۴ کاره شناخته می‌شوند که علاوه بر جوشکاری، سه قابلیت دیگر را نیز در خود جای داده‌اند.
1. برش (Cutting): با تعویض نازل، دستگاه قادر است فلزات را تا ضخامت حداکثر ۴ میلی‌متر برش دهد.
2. زنگ‌زدایی (Rust Removal): با تغییر نازل، می‌توان زنگ‌زدگی و اکسیدها را از سطح فلزات با پهنای پوشش تا ۱۲ سانتی‌متر پاک‌سازی کرد.
3. تمیزکاری درز جوش (Weld Seam Cleaning): این قابلیت برای حذف اکسیدها و آلودگی‌های اطراف درز جوش طراحی شده و سطحی کاملاً تمیز و آماده برای مراحل بعدی ایجاد می‌کند.

 بخش سوم: تحلیل علمی مزایا و معایب جوشکاری لیزری

جوشکاری لیزری در مقایسه با روش‌های سنتی مانند جوش آرگون (TIG) یا CO2 (MIG)، مزایای قابل توجهی دارد که آن را به گزینه‌ای برتر تبدیل کرده است.

 ۳.۱. مزایای برجسته جوشکاری لیزری

سرعت و بهره‌وری فوق‌العاده: سرعت جوشکاری لیزری می‌تواند ۲ تا ۱۰ برابر بیشتر از روش‌های سنتی باشد. این افزایش سرعت، راندمان خط تولید را به شدت بالا برده و زمان اجرای پروژه‌ها را کاهش می‌دهد.
دقت، کیفیت و ظرافت بی‌نظیر: جوش‌های ایجاد شده بسیار دقیق، تمیز، یکنواخت و ظریف هستند. ناحیه تحت تأثیر حرارت (HAZ) بسیار کوچک است که از تغییر شکل (اعوجاج) یا تغییر رنگ قطعه جلوگیری می‌کند.
کاهش چشمگیر هزینه‌ها: این روش با حذف نیاز به مواد مصرفی مانند الکترود یا سیم جوش (در بسیاری موارد)، هزینه‌های تولید را کاهش می‌دهد. همچنین، مصرف برق آن ۸۰ تا ۹۰ درصد کمتر از روش‌های سنتی است. به دلیل تمیزی سطح جوش، نیاز به عملیات پرداخت‌کاری پس از جوش (مانند سنگ‌زنی و پولیش) تا ۷۰ درصد کاهش می‌یابد.
سهولت در استفاده و کاهش نیاز به نیروی ماهر: کار با دستگاه‌های جوش لیزری دستی بسیار ساده است و اپراتورها با یک آموزش کوتاه (کمتر از یک روز) می‌توانند جوش‌های باکیفیت ایجاد کنند. این امر هزینه استخدام و آموزش نیروی متخصص را به شدت کاهش می‌دهد.
تطبیق‌پذیری بالا: قابلیت جوشکاری طیف گسترده‌ای از مواد، از جمله فلزات غیرهمجنس (مانند آهن به استیل)، آلیاژهایی با نقطه ذوب بالا و قطعات بسیار نازک (حتی کمتر از ۰.۳ میلی‌متر) وجود دارد. همچنین می‌توان قطعاتی با اشکال پیچیده و نقاط دور از دسترس را به راحتی جوش داد.
ایمنی و سازگاری با محیط زیست: جوشکاری لیزری دود و تشعشعات مضر کمتری تولید می‌کند. استفاده از گاز محافظ نیتروژن به جای آرگون نیز هزینه‌ها را کاهش می‌دهد و فرآیند را ایمن‌تر می‌سازد.

 ۳.۲. معایب و محدودیت‌های فنی

هزینه اولیه بالا: قیمت خرید دستگاه‌های جوش لیزری به طور قابل توجهی بالاتر از دستگاه‌های سنتی است. با این حال، با توجه به کاهش هزینه‌های عملیاتی، این سرمایه‌گذاری در بلندمدت مقرون‌به‌صرفه خواهد بود.
هزینه‌های تعمیر و نگهداری: تعمیرات و تأمین قطعات یدکی این دستگاه‌ها می‌تواند گران باشد. به همین دلیل، خرید از شرکت‌های معتبر با خدمات پس از فروش قوی اهمیت بالایی دارد.
محدودیت در ضخامت: این روش معمولاً برای جوشکاری قطعات با ضخامت کمتر از ۸ میلی‌متر ایده‌آل است. برای ضخامت‌های بسیار بالا (مثلاً ۳۰ میلی‌متر) ممکن است دستگاه‌های بسیار قوی نیاز باشد که در دسترس نیستند.
نیاز به تخصص در برخی مدل‌ها: اگرچه مدل‌های دستی ساده هستند، اما کار با دستگاه‌های اتوماتیک و تنظیم دقیق پارامترهای آن‌ها نیازمند دانش فنی و مهارت بالاست.
سرعت خنک‌کنندگی بالا: در برخی آلیاژهای خاص، سرد شدن سریع ناحیه جوش ممکن است منجر به ایجاد ترک‌های انجمادی شود.
بازده تبدیل انرژی پایین در برخی مدل‌ها: در مدل‌های قدیمی‌تر مانند لیزرهای YAG لامپی، بازده تبدیل انرژی بسیار کم و زیر ده درصد است.

 بخش چهارم: جوشکاری لیزری طلا و جواهرات: هنر و دقت

جوشکاری لیزری به دلیل دقت فوق‌العاده و حداقل تأثیر حرارتی، به ابزاری انقلابی در صنعت طلا و جواهرسازی تبدیل شده است. دستگاه‌های جوش لیزری طلا، که اغلب از تکنولوژی Nd:YAG بهره می‌برند، برای اتصال قطعات بسیار کوچک و حساس فلزات گران‌بها طراحی شده‌اند.

 ۴.۱. ویژگی‌ها و کاربردهای دستگاه جوش لیزری طلا

دقت میکرونی و کنترل حرارت: این دستگاه‌ها با استفاده از پرتوی لیزر بسیار متمرکز، اتصالی قوی و تمیز ایجاد می‌کنند بدون اینکه به سایر بخش‌های قطعه، به ویژه سنگ‌های قیمتی، آسیبی وارد شود.
سیستم مشاهده دقیق: این دستگاه‌ها مجهز به سیستم‌های چشمی (میکروسکوپ) هستند تا اپراتور بتواند نقطه جوش را با بزرگنمایی مشاهده کرده و جوش‌های بسیار ظریف را با دقت انجام دهد.
کاربردهای تخصصی: این دستگاه‌ها برای کارهایی مانند پر کردن منافذ، تعمیر پایه‌های سنگ، تغییر سایز انگشتر، و بازسازی جواهرات آنتیک استفاده می‌شوند.
مقایسه با روش‌های سنتی: در مقایسه با لحیم‌کاری سنتی با شعله (تورچ)، جوش لیزری بسیار سریع‌تر است، نیاز به اسیدکاری ندارد و جوشی تمیز و هم‌رنگ با فلز پایه ایجاد می‌کند. کیفیت جوش تمیز و بدون نقص است در حالی که جوش قدیمی گاهی با خوردگی یا تغییر رنگ همراه است.

 بخش پنجم: دستگاه جوش لیزری Nd:YAG: دقت و کنترل

دستگاه‌های لیزر جوش YAG، به عنوان یکی از اولین تکنولوژی‌های موفق در جوشکاری لیزری، همچنان در کاربردهای نیازمند دقت بالا جایگاه ویژه‌ای دارند.

 ۵.۱. ساختار و نحوه عملکرد

در این دستگاه‌ها، یک کریستال YAG که با نئودیمیم دوپ شده، به عنوان محیط فعال لیزری عمل می‌کند. این کریستال توسط یک منبع پمپاژ نوری (معمولاً لامپ‌های فلش یا دیودهای لیزری) تحریک می‌شود و پرتوی لیزری با طول موج ۱۰۶۴ نانومتر تولید می‌کند. این پرتو از طریق سیستم‌های اپتیکی مانند آینه‌ها، لنزها و فیبرهای نوری به قطعه کار هدایت می‌شود.

 ۵.۲. مزایا و کاربردهای تخصصی

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.
حالت پالسی: این لیزرها به خوبی در حالت پالسی کار می‌کنند که برای کنترل دقیق ورودی حرارت و جوشکاری نقطه‌ای ایده‌آل است.
کاربردها: این دستگاه‌ها در صنایع الکترونیک (جوشکاری میکرواتصالات)، پزشکی (تولید ابزار جراحی و ایمپلنت)، هوافضا، و جواهرسازی کاربرد گسترده‌ای دارند.

 بخش ششم: تعمیر، نگهداری و ایمنی دستگاه جوش لیزر

برای حفظ عملکرد بهینه و افزایش طول عمر دستگاه جوش لیزری، نگهداری منظم و رعایت پروتکل‌های ایمنی ضروری است.

 ۶.۱. اجزا و مشکلات رایج

یک دستگاه جوش لیزری از اجزای اصلی زیر تشکیل شده است: منبع لیزر (سورس)، سیستم هدایت نور، سیستم خنک‌کننده (چیلر)، سیستم کنترل و هد جوشکاری.

مشکلات رایج و راه‌حل‌ها:
عدم تولید لیزر مناسب: می‌تواند ناشی از خرابی سورس لیزر، عدم تنظیم درست شدت لیزر، یا خرابی در سیستم خنک‌کننده باشد. راه‌حل شامل بررسی و تعمیر یا تعویض منبع لیزر و اطمینان از عملکرد صحیح چیلر است.
مشکلات سیستم هدایت نور: کثیفی یا آسیب به عدسی‌ها و فیبر نوری می‌تواند کیفیت جوش را کاهش دهد. راه‌حل شامل تمیز کردن منظم عدسی‌ها، بررسی و در صورت لزوم تعویض فیبر نوری است.
نقص در سیستم خنک‌کننده: خرابی پمپ آب یا کمبود مایع خنک‌کننده می‌تواند به دستگاه آسیب جدی وارد کند. بررسی دوره‌ای و تعویض مایع خنک‌کننده ضروری است.
مشکلات سیستم کنترل: نقص در مدارهای الکتریکی یا نرم‌افزار می‌تواند عملکرد دستگاه را مختل کند. راه‌حل شامل بررسی مدارها و به‌روزرسانی نرم‌افزار است.
کاهش کیفیت جوش: تنظیمات نادرست، عدم کالیبراسیون یا خرابی نازل می‌تواند باعث کاهش کیفیت جوش شود. راه‌حل شامل کالیبراسیون مجدد، تنظیم دقیق پارامترها و تعویض نازل است.

 ۶.۲. اقدامات پیشگیرانه و نگهداری

برای کاهش نیاز به تعمیرات، اقدامات زیر ضروری است:
نگهداری منظم سیستم خنک‌کننده: بررسی دوره‌ای چیلر و تعویض مایع خنک‌کننده.
تمیز کردن سیستم اپتیکی: عدسی‌ها، شیشه‌های محافظ و فیبر نوری باید به طور منظم تمیز شوند.
کالیبراسیون دوره‌ای: برای اطمینان از دقت و عملکرد صحیح دستگاه.
اهمیت خدمات پس از فروش: خرید دستگاه از شرکت‌های معتبر که خدمات پس از فروش، گارانتی و تأمین قطعات را تضمین می‌کنند، از بروز ضررهای سنگین جلوگیری می‌کند.

 ۶.۳. نکات ایمنی

محافظت از چشم و پوست: پرتو لیزر می‌تواند آسیب‌های جدی و دائمی به چشم و پوست وارد کند. استفاده از عینک ایمنی مخصوص لیزر کاملاً ضروری است.
تهویه مناسب: دود ناشی از جوشکاری می‌تواند برای سیستم تنفسی مضر باشد و تنفس گاز آرگون در سطوح بالا می‌تواند باعث تهوع، بیهوشی و حتی مرگ شود. محیط کار باید تهویه مناسبی داشته باشد.
مکانیزم ایمنی دستگاه: بسیاری از دستگاه‌ها دارای مکانیزم ایمنی هستند که تنها زمانی فعال می‌شوند که نازل با سطح فلز تماس داشته باشد تا از تابش ناخواسته پرتو جلوگیری شود.

 بخش هفتم: راهنمای علمی برای خرید دستگاه جوش لیزری

انتخاب دستگاه جوش لیزری یک سرمایه‌گذاری استراتژیک است که نیازمند تحلیل دقیق فنی و اقتصادی است.

 ۷.۱. پارامترهای کلیدی در انتخاب

1. تعیین دقیق کاربرد و نیاز صنعتی: اولین قدم، مشخص کردن نیاز شماست. نوع موادی که قرار است جوشکاری شوند (فولاد، آلومینیوم، مس، طلا و …)، ضخامت آن‌ها و حجم تولید، تعیین‌کننده اصلی نوع و توان دستگاه خواهد بود.
2. توان و قدرت لیزر: توان دستگاه، که با وات (W) یا کیلووات (kW) اندازه‌گیری می‌شود، مشخص می‌کند که چه موادی و با چه ضخامتی قابل جوشکاری هستند. برای مواد نازک، توان‌های کمتر از ۵۰۰ وات مناسب هستند، اما برای قطعات ضخیم‌تر به توان بالای ۱۰۰۰، ۱۵۰۰ یا ۲۰۰۰ وات نیاز خواهد بود.
3. انتخاب تکنولوژی لیزر: لیزر فایبر برای اکثر فلزات گزینه‌ای ایده‌آل است. بودجه و نوع متریال در این انتخاب نقش کلیدی دارند.
4. کیفیت ساخت و خدمات پس از فروش: از برندهای معتبر خرید کنید و از وجود گارنتی معتبر و خدمات پس از فروش مناسب اطمینان حاصل کنید. خرید مستقیم از واردکنندگان اصلی و شرکت‌های معتبر توصیه می‌شود.
5. قابلیت‌های نرم‌افزاری و کنترل: دستگاهی با نرم‌افزار کاربرپسند و قابلیت تنظیم دقیق پارامترهایی مانند توان، سرعت، فرکانس پالس و شکل موج پالس، کارایی شما را به حداکثر می‌رساند.

 ۷.۲. سیستم‌های خنک‌کننده: تفاوت دستگاه‌های آب‌خنک و هواخنک و گازخنک

دستگاه جوش لیزری آب‌خنک (WaterCooled): این دستگاه‌ها از یک چیلر صنعتی برای گردش مایع خنک‌کننده استفاده می‌کنند و برای کاربردهای صنعتی، تولید انبوه و کار مداوم (۲۴ ساعته) طراحی شده‌اند.

دستگاه جوش لیزری هواخنک (AirCooled): این مدل‌ها که به عنوان دستگاه جوش لیزری خانگی یا پرتابل نیز شناخته می‌شوند، برای کارگاه‌های کوچک یا مصارف خانگی مناسب هستند.

. سیستم گازخنک (Gas Cooling)

سیستم خنک‌کننده گازی به‌نوعی میان آب‌خنک و هواخنک قرار می‌گیرد و معمولاً در دستگاه‌هایی با نیاز خاص یا در محیط‌هایی که استفاده از آب یا چیلر دشوار است، کاربرد دارد. در این روش، از گازهای خاص (مانند گاز نیتروژن فشرده یا هوای خشک فشرده) برای خنک‌کردن اجزای داغ استفاده می‌شود.

انواع گاز مورد استفاده:

نیتروژن (N₂): گازی خنثی، بدون واکنش با اجزای دستگاه

CO₂: در موارد خاص، بیشتر در سیستم‌های خاص با ویژگی ترکیبی

هوای خشک فشرده: معمول‌ترین نوع گازخنک در دستگاه‌های سبک یا محیط‌های صنعتی خاص

مزایا:

تمیز و بدون رطوبت: برخلاف آب، ریسک خوردگی یا رسوب ندارد

ایمنی در برخی محیط‌های خاص: برای کاربردهای پزشکی یا آزمایشگاهی که ورود رطوبت یا چیلر امکان‌پذیر نیست

مصرف پایین گاز در مدل‌های مدرن (در حد چند لیتر در دقیقه)

معایب: باید گاز خنک کننده مجدد پس از چند سال شارژ شود تا دستگاه کارایی خود را حفظ کند.

 بخش هشتم: کاربردها و انواع فرآیندهای جوشکاری لیزری

تطبیق‌پذیری و کیفیت بالای جوش لیزری، آن را به ابزاری کلیدی در صنایع گوناگون تبدیل کرده است.

 ۸.۱. کاربردهای گسترده در صنایع مختلف

صنعت خودروسازی: برای جوشکاری قطعات بدنه، شاسی، واشر سرسیلندر، فیلترها و باتری.
صنایع پزشکی و هوافضا: تولید ابزارهای جراحی دقیق، ایمپلنت‌ها و قطعات حساس هواپیما.
طلا و جواهرسازی: برای اتصال قطعات ظریف و گران‌بها بدون آسیب رساندن به ساختار آن‌ها.
صنعت الکترونیک: جوش دادن قطعات بسیار ریز و حساس در مدارهای الکترونیکی و میکرواتصالات.
لوازم خانگی و آشپزخانه: تولید سینک، اجاق‌گاز و سایر تجهیزات استیل با ظاهری تمیز و یکنواخت.

صنعت باتری سازی:

تولید باتری های لیتیومی با دستگاه جوش سرباتری که ویژه این کار طراحی شده است.

در این رابطه شما را به دیدن ویدئوی معرفی این محصول دعوت میکنیم

 ۸.۲. مواد قابل جوشکاری

دستگاه جوش لیزری قادر است طیف وسیعی از مواد را جوش دهد.
فلزات: انواع فولاد (کربنی، ضدزنگ، آلیاژی)، استیل، آهن، آلومینیوم و آلیاژهای آن، مس، برنج، تیتانیوم، نیکل، ورق گالوانیزه و طلا.
غیرفلزات: برخی دستگاه‌ها، به خصوص لیزرهای CO2، قابلیت جوشکاری پلاستیک‌ها و کامپوزیت‌ها را نیز دارند.

 ۸.۳. حالت‌ها و روش‌های مختلف جوشکاری لیزری

جوشکاری لیزری بر اساس عمق نفوذ، روش انجام و نحوه اتصال به انواع مختلفی تقسیم می‌شود.
حالت‌های جوش بر اساس عمق نفوذ: رسانشی (سطحی)، نفوذی (عمیق) و رسانشینفوذی.
انواع جوش بر اساس روش انجام: جوش لب‌به‌لب (Butt Weld)، جوش روی‌هم (Lap Joint) و جوش گوشه‌ای (Fillet Weld).
انواع جوش بر اساس نحوه اتصال: جوش نقطه‌ای (Spot Weld) و جوش خطی (Continuous Weld).

 بخش نهم: کارآفرینی با دستگاه جوش لیزری

فناوری جوش لیزری تنها یک ابزار تولیدی نیست، بلکه یک فرصت بی‌نظیر برای کارآفرینی و ایجاد کسب‌وکارهای پرسود است.

 ۹.۱. فرصت‌های کارآفرینی

1. راه‌اندازی کارگاه خدماتی: ارائه خدمات جوشکاری لیزری به صنایع مختلف.
2. خدمات تخصصی و بازارهای خاص: تمرکز بر یک حوزه خاص مانند جوشکاری طلا و جواهرات یا تعمیر قطعات حساس پزشکی.
3. توسعه خطوط تولید: سرمایه‌گذاری در این فناوری می‌تواند بهره‌وری و کیفیت را در کارخانه‌های موجود به شدت بهبود بخشد.
4. آموزش و مشاوره: برگزاری دوره‌های آموزشی برای اپراتورها یا مشاوره به شرکت‌ها.
5. صادرات: کیفیت بالای محصولات تولید شده با جوش لیزری، فرصت صادرات محصولات یا خدمات فنی را فراهم می‌کند.

 ۹.۲. مراحل شروع یک کسب‌وکار مبتنی بر جوش لیزری

1. تحقیق بازار: شناسایی نیازهای بازار و صنایع هدف.
2. تهیه دستگاه مناسب: انتخاب دستگاهی که با نیازهای کسب‌وکار شما مطابقت دارد.
3. آموزش تخصصی: یادگیری کامل تکنیک‌های جوشکاری برای ارائه خدمات باکیفیت.
4. بازاریابی و تبلیغات: معرفی خدمات برای جذب مشتریان.
5. مدیریت مالی: برنامه‌ریزی دقیق برای هزینه‌ها و درآمدها.

 ۹.۳. چالش‌ها و راهکارها

هزینه اولیه بالا: این چالش را می‌توان با خرید دستگاه‌های دست دوم (استوک)، استفاده از تسهیلات مالی یا خرید اقساطی مدیریت کرد.
نیاز به تخصص: شرکت در دوره‌های آموزشی و کسب تجربه عملی این نیاز را برطرف می‌کند.
رقابت در بازار: ارائه خدمات متمایز، کیفیت تضمین‌شده و قیمت‌گذاری رقابتی، کلید موفقیت است.

پادکست توضیح این مقاله را میتوانید از اینجا بشنوید.

سوالات متداول

۱. دستگاه جوش لیزر چیست و چگونه کار می‌کند؟
دستگاه جوش لیزر یک فناوری پیشرفته جوشکاری است که از پرتو لیزر متمرکز برای اتصال قطعات استفاده می‌کند. عملکرد آن به این صورت است که پرتوی لیزر با توان بالا بر روی یک نقطه مشخص تابانده می‌شود و با ایجاد حرارت زیاد، لبه‌های قطعات را ذوب می‌کند. پس از سرد شدن سریع این ناحیه ذوب شده، یک اتصال قوی و دقیق ایجاد می‌شود. این فرآیند بدون تماس فیزیکی با قطعه انجام می‌شود و یک حوضچه جوش کوچک و دقیق به وجود می‌آورد.

۲. چه متریال‌هایی را می‌توان با دستگاه جوش لیزر جوش داد؟
دستگاه‌های جوش لیزر قابلیت جوشکاری طیف گسترده‌ای از مواد را دارند، به خصوص انواع فلزات و برخی غیرفلزات. مهم‌ترین متریال‌ها عبارتند از:
فلزات: فولاد کربنی، فولاد ضد زنگ (استیل)، آلومینیوم و آلیاژهای آن، مس، برنج، تیتانیوم، نیکل و طلا.
غیرفلزات: برخی از پلاستیک‌ها و کامپوزیت‌ها نیز قابل جوشکاری هستند.

۳. مزایای اصلی استفاده از دستگاه جوش لیزر نسبت به روش‌های سنتی چیست؟
استفاده از جوش لیزری مزایای متعددی نسبت به روش‌های قدیمی مانند جوش آرگون (TIG) و CO2 دارد:
سرعت و دقت بالا: جوشکاری لیزری بسیار سریع‌تر (۲ تا ۱۰ برابر جوش CO2) و با دقت میلی‌متری انجام می‌شود.
کیفیت جوش عالی: جوش‌های ایجاد شده بسیار تمیز، یکنواخت، صاف و بدون نقص هستند و نیاز به پرداخت‌کاری و سنگ‌زنی را به شدت کاهش می‌دههند.
عدم تغییر شکل قطعه: به دلیل تمرکز حرارت در یک نقطه کوچک، تغییر شکل یا تغییر رنگ فلزات به حداقل می‌رسد.
کاهش هزینه‌ها: این دستگاه‌ها مصرف برق کمتری دارند (تا ۹۰٪ صرفه‌جویی) و اغلب نیازی به مواد مصرفی مانند الکترود یا سیم جوش ندارند.
نیاز به مهارت کمتر: کار با این دستگاه‌ها ساده است و اپراتورها با یک آموزش کوتاه می‌توانند با آن کار کنند، در حالی که روش‌های سنتی به نیروی متخصص نیاز دارند.

۴. آیا دستگاه جوش لیزر معایبی هم دارد؟
بله، با وجود مزایای فراوان، این دستگاه‌ها معایبی نیز دارند:
هزینه اولیه بالا: قیمت خرید دستگاه جوش لیزر نسبت به دستگاه‌های جوش سنتی بالاتر است.
محدودیت در ضخامت: این دستگاه‌ها برای جوشکاری فلزات با ضخامت‌های زیاد محدودیت دارند و معمولاً برای ضخامت‌های کمتر از ۸ میلی‌متر مناسب هستند.
هزینه تعمیر و نگهداری: هزینه تعمیرات و قطعات یدکی این دستگاه‌ها می‌تواند بالا باشد.

۵. انواع مختلف دستگاه جوش لیزر کدامند؟
دستگاه‌های جوش لیزر بر اساس نوع تکنولوژی لیزر به انواع مختلفی تقسیم می‌شوند:
لیزر فایبر (Fiber Laser): این نوع که پیشرفته‌ترین تکنولوژی محسوب می‌شود، برای جوشکاری انواع فلزات مناسب است، بازدهی بالایی دارد و نیاز به نگهداری کمتری دارد.
لیزر YAG: این دستگاه‌ها که از لیزرهای کریستالی استفاده می‌کنند، برای جوشکاری دقیق فلزاتی مانند فولاد، آلومینیوم و طلا کاربرد دارند و در صنایعی مانند الکترونیک و خودروسازی محبوب هستند.
لیزر CO2: این نوع بیشتر برای جوشکاری مواد غیرفلزی مانند پلاستیک و چوب به کار می‌رود.
لیزر دیودی (Diode Laser): برای کاربردهای کم‌توان و سبک مناسب است و قیمت اقتصادی‌تری دارد.

۶. آیا کار با دستگاه جوش لیزر خطرناک است؟
جوشکاری لیزری یکی از کم‌خطرترین انواع جوشکاری است، اما در صورت عدم رعایت نکات ایمنی می‌تواند خطرآفرین باشد. پرتوی لیزر می‌تواند باعث آسیب‌های جدی و غیرقابل برگشت به چشم و پوست شود. همچنین، دود ناشی از جوشکاری و گازهای محافظ مانند آرگون در صورت تنفس می‌توانند به دستگاه تنفسی آسیب بزنند. به همین دلیل، استفاده از تجهیزات ایمنی مانند عینک مخصوص جوشکاری لیزری ضروری است.

۷. آیا دستگاه جوش لیزری به گاز محافظ نیاز دارد؟
بله، در بسیاری از موارد برای جلوگیری از اکسید شدن فلز در حین جوشکاری و حفظ کیفیت جوش، از گاز محافظ مانند آرگون یا نیتروژن استفاده می‌شود. استفاده از گاز محافظ به تمیز ماندن سطح جوش و جلوگیری از ایجاد ترک یا نفوذ ناقص کمک می‌کند.

منابع بیشتر جهت مطالعه:

1- لیزر جوش چیست و چگونه ابداع شد؟

لینک مقاله

2- مقاله در مورد تکنیک های جوش لیزری

لینک مقاله