نحوۀ جوشکاری لیزری آلومینیوم

همه این لیزرها قادر به جوشکاری آلومینیوم هستند، اما ویژگی‌های متفاوتی مانند فرکانس، سرعت و قدرت دارند. ثانیاً، آن‌ها هزینه‌های اولیه متفاوتی دارند و کاربران باید بر اساس بودجه خود انتخاب کنند.

پس از انتخاب لیزر مناسب، حالت عملیات انتخاب می‌شود. جوشکاری لیزری آلومینیوم را می‌توان با استفاده از لیزر پالسی یا لیزر با موج مداوم (CW) انجام داد.

• حالت پالسی: پرتوهای لیزر را به صورت انفجاری ارسال می‌کند. لیزر در فرکانس بسیار بالایی کار می‌کند، اما انتقال حرارت کمتر از عملیات مداوم است. گرما را می‌توان به دقت کنترل کرد، به همین دلیل گزینه‌ای عالی برای جوشکاری لیزری آلومینیوم است.
• موج مداوم (Continuous Wave): اگر نفوذ عمیق مورد نیاز باشد، لیزر موج مداوم ترجیح داده می‌شود. این لیزر می‌تواند جوشکاری سوراخ‌کلیدی (Keyhole) انجام دهد و اتصال قوی‌تری بین قطعات ایجاد کند. با این حال، انرژی‌بر است و می‌تواند فشار حرارتی به ناحیه اطراف وارد کند؛ بنابراین برای قطعات ضخیم‌تر مناسب است.

لیزر در ناحیه جوشکاری قرار می‌گیرد. متغیرهای آن مانند سرعت، قدرت و اندازه نقطه (spot size) تنظیم می‌شوند. وقتی پرتو روی سطح آلومینیوم می‌افتد، به سرعت ناحیه را گرم کرده و دمای آن را به نقطه ذوب می‌رساند. حوضچه جوش ایجاد می‌شود و با حرکت لیزر به جلو، منجمد شده و هر دو قطعه را به هم متصل می‌کند.

۳. پس‌پردازش (Post Preparation)

پس‌پردازش در جوشکاری لیزری آلومینیوم حداقلی است اما همچنان مورد نیاز است. کیفیت جوش به مهارت جوشکار نیز بستگی دارد. با توجه به کیفیت جوش، پس‌پردازش انجام می‌شود. هنگامی که فلز خنک شد، از نظر نقص‌هایی مانند سوراخ و ترک بازرسی می‌شود. ممکن است برای افزایش کیفیت جوش، نیاز به انجام مقداری سنگ‌زنی یا پولیش داشته باشید.

تجهیزات مورد نیاز برای جوشکاری لیزری آلومینیوم

جوشکاری لیزری آلومینیوم به تجهیزات تخصصی نیاز دارد تا نتایج دقیق و باکیفیت تضمین شود. در ادامه اجزای کلیدی مورد نیاز به همراه جزئیات نحوه عملکرد آن‌ها را می‌بینید.

سورس لیزر

حیاتی‌ترین بخش تجهیزات، منبع لیزر است. منبع یا سورس لیزر پرتویی تولید می‌کند که به سمت قطعات کار آلومینیومی هدایت می‌شود و به اپراتور اجازه می‌دهد متغیرهای کلیدی مانند سرعت، قدرت، اندازه نقطه و فرکانس را کنترل کند.

• لیزرهای فایبر: محبوب‌ترین و کارآمدترین گزینه برای جوشکاری آلومینیوم هستند. این لیزرها که به دقت، سرعت و قابلیت اطمینان بالا معروف‌اند، کیفیت جوش عالی را ارائه می‌دهند. آن‌ها قادر به ایجاد جوش‌های باریک با حداقل منطقه متاثر از حرارت (HAZ) هستند که آن‌ها را برای ورق‌های نازک آلومینیوم ایده‌آل می‌کند. با این حال، قیمت بالایی دارند.
• لیزرهای دیود: مقرون‌به‌صرفه‌تر و جمع‌وجورتر از لیزرهای فایبر هستند و گزینه‌ای عالی برای کارگاه‌های کوچک‌تر محسوب می‌شوند. جذب انرژی لیزرهای دیود بهتر از سایر انواع است که تلفات بازتابی را به حداقل می‌رساند، اما قدرت کمتری دارند.
• لیزرهای CO2: گزینه‌ای همه‌کاره هستند اما هنگام جوشکاری آلومینیوم با مسائل بازتابی مواجه می‌شوند، زیرا آلومینیوم تمایل دارد مقدار زیادی از پرتو را بازتاب دهد.
• لیزرهای Nd:YAG: برای قابلیت نفوذ عمیق شناخته شده‌اند و اغلب برای قطعات ضخیم‌تر آلومینیوم استفاده می‌شوند، اما آن‌ها نیز با چالش بازتابش مواجه هستند.

فیکسچر (Fixture)

برای اطمینان از دقت، قطعات آلومینیومی باید در طول فرآیند جوشکاری به درستی نگه داشته و تراز شوند. یک فیکسچر یا گیره برای ثابت کردن قطعات در موقعیت صحیح استفاده می‌شود تا از هرگونه حرکتی که می‌تواند کیفیت جوش را تحت تأثیر قرار دهد، جلوگیری شود.

گاز محافظ (Shielding Gas)

از آنجایی که آلومینیوم در دماهای بالا بسیار واکنش‌پذیر است، گاز محافظ از قرار گرفتن حوضچه جوش در معرض آلودگی‌های جوی جلوگیری می‌کند. گازهای بی‌اثر مانند آرگون و هلیوم رایج‌ترین گزینه‌ها هستند. آرگون به دلیل محافظت عالی در برابر اکسیداسیون و مقرون‌به‌صرفه بودن به طور گسترده استفاده می‌شود.

ابزارهای تمیزکاری

قبل از شروع، تمیز کردن سطح ماده ضروری است.

• سنباده‌های برقی و برس‌های سیمی: برای حذف مکانیکی آلودگی‌ها و لایه اکسید.
• حلال‌های تمیزکننده: مانند استون برای پاک کردن باقی‌مانده چربی‌ها.

ملاحظات ایمنی

هنگام کار با لیزر، به ویژه در مورد جوشکاری لیزری آلومینیوم، ایمنی باید همیشه در اولویت باشد.

• ایمنی پرتو لیزر: پرتو لیزر برای چشم غیرمسلح نامرئی است اما می‌تواند باعث آسیب دائمی یا نابینایی شود. استفاده از عینک‌های محافظ مخصوص طول موج لیزر الزامی است.
• خطرات آتش‌سوزی: دمای بالای جوشکاری می‌تواند مواد نزدیک مانند چوب یا پلاستیک را مشتعل کند. اطمینان حاصل کنید که مواد اشتعال‌زا در محیط نیستند و کپسول آتش‌نشانی (معمولاً کلاس D برای آتش‌سوزی فلزات) در دسترس است.
• مدیریت دود (Fume Management): جوشکاری لیزری آلومینیوم به دلیل دمای بالا، دودهای سمی تولید می‌کند. استنشاق دود اکسید آلومینیوم می‌تواند به مرور زمان باعث مشکلات تنفسی شود، بنابراین تهویه مناسب ضروری است.
• ایمنی شیمیایی: حلال‌های تمیزکننده مانند استون باید به درستی ذخیره شوند و هنگام کار با آن‌ها از دستکش و محافظ چشم استفاده شود.

کاربردهای صنعتی جوشکاری لیزری آلومینیوم

• هوافضا: در بدنه هواپیما، مخازن سوخت و اجزای فضاپیما.
• خودروسازی: به ویژه در ساخت خودروهای الکتریکی (EV) برای مونتاژ محفظه آلومینیومی باتری‌ها.
• ساخت‌وساز: در قاب پنجره‌ها، درب‌ها و سیستم‌های سقف.
• الکترونیک: برای اتصال بدنه لپ‌تاپ‌ها، گوشی‌های هوشمند و هیت‌سینک‌ها.
• هنر و صنایع خلاق: ایجاد مجسمه‌های پیچیده و جواهرات آلومینیومی با جزئیات دقیق.
• اتوماسیون و رباتیک: ادغام با بازوهای رباتیک و هوش مصنوعی برای بهینه‌سازی فرآیند جوشکاری در زمان واقعی.

نتیجه‌گیری

اگر با آلومینیوم کار می‌کنید و روش‌های رایج جوشکاری این نوع فلز پاسخگوی نیاز شما نیست، جوشکاری لیزری آلومینیوم یک راه حل ساده‌، کاربردی و مدرن برای کار با فلزات است که بسیاری از چالش‌های جوشکاری به شیوۀ سنتی را برطرف می‌کند. شرکت لیزر دات کام به‌عنوان یکی از بزرگترین عرضه‌کنندگان دستگاه‌های لیزر حکاکی، برش و جوش همراه شماست تا تجهیزات پیشرفته صنعتی در حوزۀ اپتیک و لیزر را به شما ارائه دهد. جهت کسب اطلاعات بیشتر و دریافت مشاوره تخصصی با کارشناسان ما در تماس باشید!