دستگاه جوش لیزری فلزات سنگین: تکنولوژی، کاربردها و راهنمای انتخاب

جوشکاری لیزری فلزات سنگین راه حلی نوین برای اتصالات عظیم

جوشکاری فلزات سنگین به دلیل ضخامت بالا و خواص فیزیکی و شیمیایی خاص این فلزات همواره یکی از چالش های بزرگ در صنایع مختلف بوده است. روش های سنتی جوشکاری اغلب با محدودیت هایی مانند سرعت پایین اعوجاج زیاد منطقه متاثر از حرارت (HAZ) وسیع و نیاز به نیروی کار ماهر روبرو هستند. دستگاه های جوش لیزری با ارائه دقت سرعت و کیفیت بی نظیر راه حلی نوین و کارآمد برای این چالش ارائه کرده اند. در این مقاله به بررسی جامع دستگاه های جوش لیزری برای فلزات سنگین تکنولوژی های مورد استفاده کاربردها مزایا و نکات مهم در انتخاب آن ها می پردازیم.

فلزات سنگین در جوشکاری: تعریف و چالش ها

منظور از “فلزات سنگین” در جوشکاری لزوماً فلزاتی با چگالی بالا نیست بلکه بیشتر به فلزاتی با ضخامت زیاد اطلاق می شود که جوشکاری آن ها به روش های معمولی دشوار است. این فلزات می توانند شامل موارد زیر باشند:

• فولادهای ضخیم: ورق ها لوله ها و تیرآهن های فولادی با ضخامت بیش از 10 میلی متر
• فولادهای آلیاژی: فولادهای ضد زنگ فولادهای ابزار و …
• آلیاژهای خاص: آلیاژهای تیتانیوم نیکل و … که در صنایع خاص مانند هوافضا کاربرد دارند.

بیشتر بخوانید: مقایسه دستگاه جوش لیزری رومیزی و صنعتی

چالش های جوشکاری فلزات سنگین با روش های سنتی:

• نیاز به انرژی زیاد: برای ذوب کردن فلزات ضخیم به انرژی حرارتی بسیار بالایی نیاز است.
• اعوجاج و تاب برداشتن: گرمای زیاد می تواند باعث اعوجاج و تاب برداشتن قطعات فلزی شود.
• تنش های پسماند: تنش های حرارتی ناشی از جوشکاری می تواند باعث ایجاد ترک و کاهش استحکام اتصال شود.
• سرعت پایین: روش های سنتی جوشکاری فلزات سنگین معمولاً زمان بر هستند.
• نیاز به نیروی کار ماهر: جوشکاری فلزات سنگین به مهارت و تجربه بالایی نیاز دارد.

چرا جوشکاری لیزری برای فلزات سنگین مناسب است؟

جوشکاری لیزری به دلیل ویژگی های منحصربه فرد خود مزایای قابل توجهی برای جوشکاری فلزات سنگین دارد:

• تمرکز بالای انرژی: پرتو لیزر می تواند انرژی بسیار زیادی را در یک نقطه کوچک متمرکز کند که این امر باعث ذوب سریع و عمیق فلز می شود.
• سرعت بالای جوشکاری: جوشکاری لیزری می تواند با سرعت بسیار بالایی انجام شود که این امر باعث افزایش بهره وری و کاهش زمان تولید می شود.
• حداقل اعوجاج و منطقه متاثر از حرارت (HAZ): به دلیل تمرکز بالای انرژی و سرعت بالا ناحیه متاثر از حرارت در جوشکاری لیزری بسیار کوچک است و این امر باعث کاهش اعوجاج و تنش های پسماند در قطعه کار می شود.
• کیفیت بالای جوش: جوش های ایجاد شده با لیزر معمولاً دارای استحکام بالا تخلخل کم و ظاهر بسیار تمیز و یکنواخت هستند.
• قابلیت اتوماسیون: فرآیند جوشکاری لیزری به راحتی می تواند خودکار شود و در خطوط تولید انبوه مورد استفاده قرار گیرد.
• انعطاف پذیری: قابلیت جوشکاری طیف وسیعی از فلزات با ضخامت های مختلف.

انواع دستگاه های جوش لیزری مناسب برای فلزات سنگین

برای جوشکاری فلزات سنگین به دستگاه های لیزر با توان بالا نیاز است. دو نوع لیزر اصلی که برای این منظور استفاده می شوند عبارتند از:

لیزرهای فایبر با توان بالا:

لیزرهای فایبر به دلیل کیفیت پرتو عالی راندمان بالا عمر طولانی هزینه نگهداری پایین و قابلیت انتقال پرتو از طریق فیبر نوری به طور فزاینده ای برای جوشکاری فلزات سنگین مورد استفاده قرار می گیرند. این لیزرها می توانند توان های چند کیلوواتی و حتی چند ده کیلوواتی داشته باشند.

لیزرهای CO2 با توان بالا:

لیزرهای CO2 نیز می توانند برای جوشکاری فلزات سنگین استفاده شوند اما به دلیل طول موج بلندتر ممکن است برای برخی از فلزات با بازتابش بالا مناسب نباشند. با این حال لیزرهای CO2 با توان بالا هنوز هم در برخی از کاربردهای خاص مورد استفاده قرار می گیرند.

لیزرهای دیسک:

لیزر دیسک نیز جزو لیزرهای حالت جامد است.

کاربردهای جوشکاری لیزری فلزات سنگین در صنایع مختلف

• صنعت کشتی سازی: جوشکاری ورق های ضخیم فولادی برای ساخت بدنه کشتی مخازن و سایر تجهیزات دریایی.
• صنعت ساخت و ساز: جوشکاری تیرآهن ها ستون ها و سایر سازه های فلزی سنگین.
• صنعت نفت و گاز: جوشکاری لوله های ضخیم برای انتقال نفت و گاز ساخت مخازن تحت فشار و تجهیزات پالایشگاهی.
• صنعت راه آهن: جوشکاری ریل ها واگن ها و سایر تجهیزات راه آهن.
• صنایع نظامی و دفاعی: جوشکاری تجهیزات و ادوات نظامی مانند تانک ها نفربرها و …
• صنایع هسته ای
• صنایع هوا فضا

لازم به توضیح است که جهت خرید دستگاه جوش لیزری صنعتی ما شرکت کارا ولدینگ پایا را به شما پیشنهاد میدهیم و شما عزیزان جهت مشاوره و همچنین کسب اطلاعات بیشتر در خصوص دستگاه های مدنظر خود از طریق قسمت «تماس با ما» این شرکت میتوانید سوالات خود را مطرح کرده و اطلاعات کامل مدنظر خود را دریافت کنید.

پارامترهای کلیدی در جوشکاری لیزری فلزات سنگین

• توان لیزر: توان لیزر باید به اندازه کافی بالا باشد تا بتواند فلز را با ضخامت مورد نظر ذوب کند.
• سرعت جوشکاری: سرعت جوشکاری باید با توان لیزر و نوع ماده تنظیم شود.
• فاصله کانونی: فاصله بین لنز و قطعه کار باید به طور دقیق تنظیم شود تا پرتو لیزر در نقطه مورد نظر متمرکز شود.
• نوع و فشار گاز محافظ: استفاده از گاز محافظ مناسب برای جلوگیری از اکسید شدن فلز مذاب و ایجاد جوش با کیفیت ضروری است. گازهای رایج عبارتند از: آرگون هلیوم و نیتروژن.
• شکل موج لیزر: پیوسته یا پالسی بودن
• قطر پرتو لیزر

تجهیزات جانبی مورد نیاز

علاوه بر دستگاه لیزر به تجهیزات جانبی دیگری نیز نیاز است:

• سیستم خنک کننده (چیلر): برای خنک نگه داشتن منبع لیزر و سایر قطعات.
• سیستم تغذیه گاز محافظ: برای تامین گاز محافظ مورد نیاز.
• سیستم مکش دود و ذرات: برای حذف دود و ذرات مضر حاصل از جوشکاری.
• میز کار: برای قرار دادن و ثابت نگه داشتن قطعه کار.
• ربات (در صورت نیاز): برای اتوماسیون فرآیند جوشکاری.
• سیستم بینایی ماشین (در صورت نیاز): برای افزایش دقت و کنترل کیفیت جوش.

نکات ایمنی در جوشکاری لیزری فلزات سنگین

• عینک محافظ: همیشه از عینک محافظ مخصوص لیزر استفاده کنید.
• لباس محافظ: لباس محافظ مناسب بپوشید.
• تهویه: در محیطی با تهویه مناسب کار کنید.
• عدم تماس مستقیم: هرگز به طور مستقیم به پرتو لیزر نگاه نکنید.
• آموزش: قبل از کار با دستگاه آموزش های لازم را ببینید.
• مواد قابل اشتعال: از قرار دادن مواد قابل اشتعال در نزدیکی دستگاه خودداری کنید.

آینده جوشکاری لیزری فلزات سنگین: به سوی اتصالات قوی تر و کارآمدتر

فناوری جوشکاری لیزری فلزات سنگین به سرعت در حال پیشرفت است و انتظار می رود در آینده شاهد سیستم های قدرتمندتر دقیق تر کارآمدتر و هوشمندتر باشیم. هوش مصنوعی و یادگیری ماشین می توانند در تنظیم خودکار پارامترهای جوشکاری تشخیص عیوب و بهینه سازی فرآیند نقش داشته باشند.

نتیجه گیری: جوشکاری لیزری راه حلی نوین برای اتصالات سنگین

جوشکاری لیزری فلزات سنگین با ارائه دقت سرعت کیفیت و قابلیت اتوماسیون بالا به یک راه حل نوین و کارآمد برای اتصال قطعات فلزی ضخیم و سنگین در صنایع مختلف تبدیل شده است. با انتخاب دستگاه مناسب تنظیم دقیق پارامترها و رعایت نکات ایمنی می توان از مزایای این فناوری پیشرفته بهره مند شد و به اتصالات مستحکم بادوام و با کیفیت دست یافت.

 

سوالات متداول:

1. چه نوع لیزری برای جوشکاری فلزات سنگین مناسب است؟

برای جوشکاری فلزات سنگین معمولاً از لیزرهای فایبر با توان بالا استفاده می شود. لیزرهای فایبر به دلیل کیفیت پرتو عالی راندمان بالا قابلیت انتقال پرتو از طریق فیبر نوری و توانایی جوشکاری فلزات با ضخامت زیاد برای این کاربرد بسیار مناسب هستند. البته در برخی موارد خاص ممکن است از لیزرهای CO2 با توان بسیار بالا نیز استفاده شود.

2. حداقل توان لیزر برای جوشکاری فلزات سنگین چقدر است؟

حداقل توان لیزر مورد نیاز برای جوشکاری فلزات سنگین به عوامل مختلفی مانند نوع فلز ضخامت آن سرعت جوشکاری و کیفیت مورد نظر بستگی دارد. اما به طور کلی برای جوشکاری فلزات سنگین (با ضخامت بیش از 10 میلی متر) به لیزرهایی با توان چند کیلووات (مثلاً 4 کیلووات و بالاتر) نیاز است.

3. آیا جوشکاری لیزری فلزات سنگین به گاز محافظ نیاز دارد؟

بله در اکثر موارد جوشکاری لیزری فلزات سنگین استفاده از گاز محافظ برای جلوگیری از اکسید شدن فلز مذاب و ایجاد جوش با کیفیت بالا ضروری است. نوع گاز محافظ و فشار آن باید با توجه به نوع فلز و پارامترهای جوشکاری تنظیم شود. گازهای رایج عبارتند از آرگون هلیوم و نیتروژن.

4. آیا جوشکاری لیزری فلزات سنگین به صورت خودکار انجام می شود؟

بله یکی از مزایای مهم جوشکاری لیزری فلزات سنگین قابلیت اتوماسیون بالای آن است. معمولاً از ربات های صنعتی چند محوره برای هدایت و کنترل هد جوشکاری لیزر استفاده می شود که این امر باعث افزایش دقت سرعت و تکرارپذیری فرآیند جوشکاری می شود.

5. هزینه راه اندازی یک سیستم جوشکاری لیزری برای فلزات سنگین چقدر است؟

هزینه راه اندازی یک سیستم جوشکاری لیزری برای فلزات سنگین به دلیل نیاز به لیزرهای با توان بالا ربات های صنعتی و تجهیزات جانبی پیشرفته معمولاً بسیار بالا است و می تواند از چند صد هزار دلار تا چند میلیون دلار متغیر باشد. با این حال با توجه به مزایای این فناوری از جمله افزایش بهره وری کاهش ضایعات بهبود کیفیت و کاهش نیاز به نیروی انسانی این هزینه در بلندمدت می تواند توجیه پذیر باشد.