1مقدمه
تکنولوژی جوش لیزر دارای ورودی گرمای کم، بخیه های جوش متراکم و زیبایی دوستانه، کنترل دقیق و یکپارچه سازی خودکار آسان است.امکان پذیر کردن استفاده سریع از آن در صنعت تولید فلزبا این حال، همه مواد برای جوش لیزر مناسب نیستند. عوامل مانند رسانایی حرارتی، ویژگی های جذب نوری، تفاوت های نقطه ذوب، عناصر آلیاژ،و شرایط سطح می تواند بر کیفیت جوش تاثیر بگذاردبنابراین، درک محدوده مواد قابل استفاده و محدودیت های جوش لیزر برای انتخاب تجهیزات، برنامه ریزی فرآیند و کنترل کیفیت تولید بسیار مهم است.
2محدوده مواد قابل استفاده
جوش لیزر برای دسته های مختلفی از مواد فلزی مناسب است، که مواد آهنین در میان آنها بالغ ترین زمینه کاربرد را نشان می دهند. مواد مانند فولاد کربن، فولاد کم آلیاژ،و فولاد ضد زنگ نشان دهنده جذب خوب پرتوی لیزر، که تشکیل جوش پایدار، عمق نفوذ قابل کنترل و قدرت مکانیکی کافی را فراهم می کند.و به طور گسترده ای در قطعات هوافضا و تب باتری استفاده می شوداین مواد به عنوان دوستانه ترین لیزر در نظر گرفته می شوند.
آلومینیوم و آلیاژ های آلومینیوم نیز قابل جوش هستند، اگرچه در مقایسه با مواد آهن، مشکل فرآیند بیشتری دارند. آلومینیوم بازتاب پذیری بالا، رسانایی حرارتی بالا،و نقطه ذوب کمبنابراین جوش آلومینیوم به طور معمول نیاز به قدرت لیزری بالاتر، کنترل دقیق موقعیت کانونی دارد.و انتخاب گاز محافظ بهینه شده برای اطمینان از ثبات فرآیند و تراکم جوشعلیرغم چالش ها، آلیاژ های آلومینیوم اغلب در محفظه های باتری، محفظه های الکترونیک مصرفی و سازه های هوافضا استفاده می شوند.
مس و آلیاژ های مس از موادی هستند که دشواری جوش آنها حتی بیشتر است.که منجر به بهره وری پایین از اتصال لیزر اولیه و نقص های مکرر مانند عدم همجوشی می شود.با توسعه لیزرهای فیبر قدرتمند، لیزرهای سبز، و منابع لیزر پالس شده،عملکرد جوش مس بهبود یافته است و به طور فزاینده ای در بارهای بس باتری استفاده می شود، کانکتورهای الکتریکی، ترمینال ها و قطعات الکترونیکی دقیق.
جوش لیزر همچنین برای فلزات گرانبها مانند طلا، نقره و پلاتین مناسب است. این مواد به طور گسترده ای در ساخت جواهرات و تولید تماس الکتریکی استفاده می شود.با وجودي که رساناي حرارتي بالايي دارندلیزرهای پالس شده به طور معمول برای جوش دقیق استفاده می شوند و ثبات جوش و کیفیت سطحی استثنایی را ارائه می دهند.
3مواد با محدودیت
جوش لیزر برای همه مواد مناسب نیست. فولاد های با کربن بالا و آهن ریخته، اگرچه متعلق به سیستم آهن هستند، حاوی کربن بیشتری هستند. در هنگام گرم کردن و خنک کردن سریع،آنها تمایل به تشکیل میکروسروتکل های سخت و شکننده دارنداین مواد نیاز به پیش گرم کردن، خنک کردن کنترل شده یا کاهش تراکم انرژی برای به حداقل رساندن نقص های جوش دارند.
زنک، منیزیم و برخی از آلیاژ های منیزیم-الومینیوم نیز محدودیت های فرآوری را نشان می دهند. این مواد دارای نقطه ذوب پایین و فشار بخار بالا هستند که تمایل به تولید منافذ، اسپرت،و حوضه های گداخته ایاگرچه بهینه سازی فرآیند می تواند عملکرد را بهبود بخشد، کاربردهای صنعتی نسبتا محدود باقی می ماند.
مواد با پوشش سطحی مانند نقره، نیکل یا طلا چالش های اضافی را ارائه می دهند. لایه پوشش جذب انرژی لیزر را تغییر می دهد،که منجر به اتصال ناکافی یا ذوب نامتناسق می شود.علاوه بر این، پوشش های چند لایه ای ممکن است تحت گرما به دلیل چسبندگی ضعیف سطح از هم جدا شوند.
برای مواد غیر فلزی، سیستم های جوش لیزر فلزی معمولی برای پلاستیک، لاستیک یا کامپوزیت مناسب نیستند.جوش پلاستیکی نیاز به فرآیندهای مخصوص جوش انتقال و جفت گیری مواد دارد، به طور معمول استفاده از سیستم های جوش لیزر پلاستیکی اختصاصی به جای منابع لیزر فلزی معمولی.
4. جوشکاری فلزی متفاوت
جوش لیزر همچنین برای پیوستن فلزات متفاوت استفاده می شود. با این حال، سازگاری متالورژیک، عدم تطابق گسترش حرارتی و تفاوت در نقطه ذوب محدودیت های قابل توجهی را اعمال می کند.فولاد ضد زنگ و فولاد کربن آسان تر با هم جوش داده می شوند، در حالی که آلومینیوم-فولاد ضد زنگ، مس-فولاد ضد زنگ و آلومینیوم-فولاد ضد زنگ تمایل به تشکیل ترکیبات بین فلزی شکننده دارند که باعث کاهش قدرت مفصل می شود.روش صنعتی اغلب استفاده از لیزر بریزینگ، اسکن تکان دادن ، اضافه کردن سیم پرکننده یا مسیرهای پرتو بهینه شده برای بهبود عملکرد مشترک. امکان پذیر بودن بیشتر به استراتژی فرآیند بستگی دارد تا خود مواد پایه.
5محدودیت های فرآیند و عوامل موثر
مناسب بودن مواد برای جوش لیزر توسط عوامل متعددی تعیین می شود، از جمله طول موج لیزر، ویژگی های جذب سطح، عناصر آلیاژ، رسانایی حرارتی،بازتابمواد مختلف دارای پنجره های پردازش متمایز هستند.نیاز به انتخاب دقیق تجهیزات و تنظیم پارامترها بر اساس ویژگی های مواد.
6نتیجه گیری
به طور خلاصه، دستگاه های جوش لیزر کاربرد گسترده ای در پردازش فلز دارند. مواد آهن و نیکل مناسب ترین هستند.در حالی که آلومینیوم و آلیاژ های مس قابل جوش هستند اما نیاز به کنترل فرآیند پیشرفته دارندبرخی از مواد با کربن بالا، فلزات پوشش داده شده و آلیاژ های سبک وزن محدودیت های کاربردی را نشان می دهند.و پلاستیک و یا مواد غیر فلزی نیاز به سیستم های لیزر تخصصی به جای منابع جوش فلزی معمولیبا پیشرفت لیزرهای فیبر با قدرت بالا، منابع لیزر سبز / آبی و لیزرهای فوق سریع، طیف مورد استفاده از مواد همچنان در حال گسترش است.انتظار می رود که در بخش های صنعتی بیشتری از تنگه های فعلی جوش غلبه شود..