جوش لیزریفناوری‌ای است که از پرتو لیزر برای ذوب و اتصال مواد استفاده می‌کند. این فناوری مزایایی مانند چگالی انرژی بالا، تمرکز موضعی و تأثیر حرارتی کم دارد. با این حال، مواد مختلف در طول جوش لیزری قابلیت جوش‌پذیری متفاوتی از خود نشان می‌دهند که ارتباط نزدیکی با عوامل متعددی دارد. در ادامه به بررسی چندین عامل اصلی می‌پردازیم:
I. پارامترهای لیزر
1. توان لیزر: اگر توان لیزر خیلی کم باشد، ماده نمی‌تواند انرژی کافی برای ذوب شدن دریافت کند و در نتیجه جوش به طور کامل تشکیل نمی‌شود. توان لیزر بیش از حد می‌تواند منجر به ذوب بیش از حد، ناحیه متاثر از حرارت بیش از حد بزرگ، تشکیل تخلخل و ترک‌ها شود و بر کیفیت جوش تأثیر بگذارد.
2. قطر کانونی: اندازه نقطه کانونی می‌تواند تمرکز و پراکندگی انرژی لیزر را کنترل کند و در نتیجه بر عمق جوش و کیفیت جوش تأثیر بگذارد. هرچه کانون بزرگتر باشد، ناحیه متاثر از حرارت بزرگتر و درز جوش لیزر کم عمق‌تر می‌شود. هرچه کانون کوچکتر باشد، انرژی لیزر متمرکزتر و درز جوش عمیق‌تر می‌شود.
3. سرعت اسکن: اگر سرعت اسکن خیلی زیاد باشد، انرژی لیزر نمی‌تواند به طور کامل متمرکز شود و در نتیجه درزهای جوش ناقص ایجاد می‌شود. اگر سرعت اسکن خیلی کم باشد، ممکن است باعث ذوب بیش از حد و ناحیه متاثر از حرارت بیش از حد بزرگ شود که بر کیفیت جوش تأثیر می‌گذارد.
4. حالت پرتو لیزر: حالت‌های مختلف پرتو لیزر بر اثر جوشکاری تأثیر می‌گذارند. به عنوان مثال، پرتو لیزر در حالت گاوسی دارای چگالی انرژی بالا و عملکرد فوکوس خوبی است و برای جوشکاری قطعات کوچک مناسب است. پرتوهای لیزر حالت توپولوژیکی برای جوشکاری مناطق بزرگ مناسب هستند.
II. خواص مواد
یک نکته اضافی: نقطه ذوب ماده یکی از عوامل مهمی است که بر جوش لیزری تأثیر می‌گذارد. زمانی که نقطه ذوب بالا باشد، از توان لیزر کم استفاده می‌شود و زمانی که نقطه ذوب پایین باشد، از توان لیزر بالا استفاده می‌شود. این امر می‌تواند به سرعت و راندمان جوشکاری بالاتری دست یابد.
2. رسانایی حرارتی: مواد با رسانایی حرارتی بالا می‌توانند گرما را سریعتر به محیط اطراف منتقل کنند و در نتیجه ناحیه متاثر از حرارت را کاهش داده و تغییر شکل و تأثیر حرارتی را به حداقل برسانند. برعکس، مواد با رسانایی حرارتی کم باعث تجمع گرما در طول جوشکاری می‌شوند و ناحیه متاثر از حرارت را افزایش می‌دهند.
3. ضریب انبساط حرارتی: مواد مختلف دارای ضرایب انبساط حرارتی متفاوتی هستند که می‌تواند بر تغییرات ابعادی و ایجاد تنش در طول فرآیند جوشکاری تأثیر بگذارد.
4. ضخامت ماده: ضخامت ماده بر عمق نفوذ و توزیع حرارتی انرژی لیزر تأثیر می‌گذارد. مواد نازک‌تر به راحتی توسط لیزر نفوذ می‌کنند و درزهای جوش باریک‌تری ایجاد می‌کنند، در حالی که مواد ضخیم‌تر به لیزرهای با توان بالاتر نیاز دارند.
5. بازتابندگی: هنگام جوشکاری مواد با بازتابندگی بالا، اقدامات اضافی باید انجام شود، مانند استفاده از پوشش‌های جاذب مناسب یا تنظیم پارامترهای لیزر برای اطمینان از جذب و استفاده از انرژی لیزر.
III. کنترل فرآیند جوشکاری
1. سرعت جوشکاری: اگر سرعت جوشکاری خیلی زیاد باشد، ممکن است منجر به کیفیت ضعیف جوش، شکل نامنظم جوش و افزایش عیوب جوشکاری شود. اگر سرعت جوشکاری خیلی کم باشد، ممکن است باعث ذوب بیش از حد، گرم شدن بیش از حد در لبه درز جوش، گسترش ناحیه متاثر از حرارت و منجر به مشکلاتی مانند تغییر شکل جوش و ترک‌ها شود.
2. تنظیم توان جوشکاری: توان لیزر مناسب می‌تواند تشکیل و پایداری حوضچه مذاب را تضمین کند، اما هم توان بیش از حد بالا و هم توان کم می‌تواند منجر به کاهش کیفیت جوش شود.
3. کنترل موقعیت پرتو لیزر: اطمینان از قرارگیری دقیق پرتو لیزر در ناحیه هدف اتصال جوش بسیار مهم است. قرارگیری نادرست پرتو لیزر می‌تواند منجر به اتصالات جوش ناقص یا جوشکاری در موقعیت اشتباه شود.
4. میزان جریان گاز محافظ: کنترل میزان جریان گاز محافظ برای کاهش واکنش‌های اکسیداسیون و جلوگیری از تخلخل از اهمیت بالایی برخوردار است.
5. نظارت بر فرآیند جوشکاری: نظارت و بازخورد در زمان واقعی در طول فرآیند جوشکاری می‌تواند به اپراتورها کمک کند تا به سرعت مشکلات احتمالی را شناسایی کرده و تنظیمات مربوطه را انجام دهند.
IV. شرایط محیطی
1. دما و رطوبت: دمای محیط بالاتر ممکن است باعث افزایش دمای اطراف ماده، افزایش اثر انتشار حرارتی، گسترش ناحیه متاثر از حرارت در طول فرآیند جوش لیزری و منجر به تغییر شکل ماده اطراف شود. محیط با رطوبت بالا باعث افزایش درجه اکسیداسیون در ناحیه جوش، کاهش میزان جذب لیزر و دشوارتر شدن جوش لیزری می‌شود.
2. تمیزی محیط: در طول فرآیند جوشکاری، آلاینده‌هایی مانند گرد و غبار و ناخالصی‌ها در محیط می‌توانند بر انتقال پرتو لیزر و کیفیت جوش تأثیر بگذارند. آلاینده‌ها می‌توانند باعث پراکندگی، جذب و انعکاس انرژی لیزر شوند و بر نتایج جوشکاری تأثیر بگذارند. بنابراین، تمیز و مرتب نگه داشتن ناحیه جوشکاری بسیار مهم است.