پاورپوینت جوشکاری با لیزر

بخشی از پاورپوینت

اسلاید 1 :

به نام خدا

موضوع: جوشکاری با لیزر

اسلاید 2 :

تاریخچه
از سال 1962 به بعد ﮔﺰارشﻫﺎي ﻣﺘﻌﺪدي در زﻣﯿﻨﻪ ﮐﺎرﺑﺮدﻫﺎي ﺻﻨﻌﺘﯽ ﻟﯿﺰر ﮐﻪ ﺷﺎﻣﻞ ﺟﻮﺷﮑﺎري ﻧﯿﺰ می باشد موجود است. اولین عملیات جوش لیزری در سال 1963 و برای جوشکاری لب به لب ورق های فولادی با ضخامت 0.25 میلی متر ﺑﺎ اﺳﺘﻔﺎده از ﻟﯿﺰر ﭘﺎﻟﺴﯽ ﯾﺎﻗﻮت ﮔﺰارش ﺷﺪه اﺳﺖ. در سال 1965 سیستم های ﻟﯿﺰري ﺑﻪ وﺟﻮد آﻣﺪﻧﺪ ﮐﻪ ﺑﺮاي ﺟﻮﺷﮑﺎري ﻇﺮﯾﻒ در ﻣﺪارﻫﺎي اﻟﮑﺘﺮوﻧﯿﮏ، درون ﻟﻮﻟﻪﻫﺎي ﺧﻼء و در ﺳﺎﯾﺮ ﮐﺎرﺑﺮدﻫﺎي ﺧﺎص ﮐﻪ ﺗﮑﻨﻮﻟﻮژي ﻣﻌﻤﻮل ﻗﺎدر ﺑﻪ اﯾﺠﺎد ﺟﻮش ﻣﻨﺎﺳﺐ در آﻧﻬﺎ ﻧﺒﻮد، اﺳﺘﻔﺎده ﺷﺪﻧﺪ.

به دلیل محدودیت توان موجود تا سال 1970 ﺟﻮﺷﮑﺎري ﻟﯿﺰري ﻣﺤﺪود ﺑﻪ ﻣﻮاد ﺑﺎ ﺿﺨﺎﻣﺖ ﮐﻢ و ﺳﺮﻋﺖ ﭘﺎﯾﯿﻦ بود. پس از آن ﺑﻪ ﻃﻮر روز اﻓﺰون ﺑﺮ ﮐﺎرﺑﺮدﻫﺎي ﻟﯿﺰر اﻓﺰوده ﺷﺪ و اﻣﺮوزه ﻟﯿﺰر در ﺣﻮزه ﻓﺮآوري ﻣﻮاد ﮐﺎرﺑﺮدﻫﺎي زﯾﺎدي ﭘﯿﺪا ﮐﺮده اﺳﺖ. ﺟﻮﺷﮑﺎري ﺑﺎ اﺳﺘﻔﺎده از ﻟﯿﺰر ﺑﻪ ﻋﻨﻮان ﯾﮏ ﻓﻦآوري ﺟﺪﯾﺪ در ﺳﺎﻟﻬﺎي اﺧﯿﺮ ﮐﺎرﺑﺮدﻫﺎي ﺑﺴﯿﺎر وﺳﯿﻌﯽ در ﺻﻨﺎﯾﻊ ﻣﺨﺘﻠﻒ از ﻗﺒﯿﻞ ﺧﻮدروﺳﺎزي، ﺻﻨﺎﯾﻊ ﻧﻈﺎﻣﯽ، ﺻﻨﺎﯾﻊ ﻫﻮا و ﻓﻀﺎ، ﮐﺸﺘﯽ ﺳﺎزي، اﻟﮑﺘﺮوﻧﯿﮏ و ﻏﯿﺮه ﭘﯿﺪا ﮐﺮده اﺳﺖ.
به طور کلی، به دلیل سرعت ، دقت و قابليت كنترل، به طور وسيعي در صنعت از آن استفاده مي شود.
عملیات جوشکاری از طریق متمرکز کردن اشعه ی لیزر روی فلز و تشکیل حوضچه ی مذاب انجام می پذیرد.

اسلاید 3 :

جوشکاری لیزری از جمله روش های نوین جوشکاری­های ذوبی می­باشد. با تابش اشعه پر انرژی لیزر به سطح مورد نظر، حرارت مورد نیاز برای ایجاد حوضچه مذاب و انجام فرآیند اتصال فراهم می­گردد. تكنيك جوشكاري ليزري تفاوت­هايي با روش­هاي متداول جوشكاري ذوبي از نظر تجهيزات و نحوه كار دارد. درجوشكاري ليزري جوشي نازك و عميق به دست می­آید و انرژی ورودی به قطعه در مقایسه با روش­های رایج بسیار اندک است. اين خاصيت اجازه ميدهد كه جوشكاري ليزري در كاربردهاي خاصي كه در آنها عمق نفوذ به عرض جوش بالا مورد نياز است به كار رود. عمق نفوذ و پهناي جوش را می توان با كنترل توان ليزر، تغییر موقعیت مكانی كانون باریکه نسبت به سطح قطعه کار، سرعت جوشكاري، توزيع زماني انتقال انرژي به فلز (پالسي يا پيوسته) و پارامترهاي مربوط به جريان گاز محافظ و غيره انجام داد. دقیقاً به همین خاطر است که جوش کامل قطعات بسیار ظریف بوسیله لیزر با ریسک بسیار اندک امکان پذیر می­گردد. عرض كم جوش، عمق نفوذ بالا، استحكام مناسب و پيچش كم جوش­هاي ليزر با توجه به نياز به سبك بودن و مقاومت نسبت به خوردگي، زيبايي ظاهري، حذف مصرف الكترود و در نتيجه حذف مراحل ماشين كاري، و همچنين امكان جوشكاري اتصالات غير قابل دسترسي، صنايع مختلف را به سمت استفاده بيشتر از اين روش سوق داده است. در فرآيند جوشكاري با ليزر، به دنبال تابش پرتو لیزر روی سطح قطعه مورد نظر و جذب آن، حرارت لازم برای ایجاد منطقه مذاب تامین شده و يك به هم آميختگي از مواد ايجاد مي­شود كه پس از انجماد، يك اتصال بين مواد ايجاد مي­كند. هنگامي كه اشعه ليزر روي نقطه مورد نظر متمركز مي­شود، فلز را ذوب كرده و به سرعت يك منطقه جوش كوچك و باريك با راندمان اتصال بسيار بالا ايجاد مي­كند در حالي كه كمترين خسارت را نيز بر قطعه وارد مي­كند.

اسلاید 4 :

موارد استفاده از اشعه ی لیزر
از اشعه ی لیزر هم به منظور برشکاری و هم جوشکاری استفاده می شود . این نوع جوشکاری در اتصال قطعات بسیار کوچک الکترونیکی و سایر میکرو اتصال ها کاربرد دارد . از اشعه لیزر می توان در جوش دادن آلیاژها و سوپر آلیاژها با نقطه ی ذوب بالا ، و همچنین جوش دادن فلزات غیر هم جنس استفاده نمود . به طور کلی این روش جوشکاری برای موارد دقیق و حساس مورد استفاده قرار می گیرد .

اسلاید 5 :

اصول کار و انواع لیزرهای مورد استفاده در جوشکاری
به وسيله متمركز كردن اشعه ليزر روي فلز يك حوضچه مذاب تشكيل شده و عمليات جوشكاري انجام مي شود.
به طور عمده از دو نوع لیزر در فرآیند جوشکاری استفاده می شود : لیزرهای جامد مانند Ruby و لیزرهای گازی مانند لیزر CO2 .

لیزر : Ruby این نوع لیزر از کریستال های استوانه ای شکل ruby تشکیل شده است . دو سر آن کاملا صیقلی شده و در یک سر آن سوراخ ریزی جهت خروج اشعه ی لیزر وجود دارد . در اطراف این سوراخ لامپ گزنون قرار گرفته که این لامپ برای کار در سرعت ۱۰۰۰ فلاش در ثانیه طراحی شده است . لامپ گزنون با استفاده از یک خازن که حدود ۱۰۰۰ بار در ثانیه شارژ و تخلیه شده فلاش می زند و هنگامی که کریستال Rubyتحت تاثیر این فلاش ها قرار بگیرد اتم های کروم داخل شبکه ی کریستالی تحریک شده و در اثر این تحریک امواج نوری از خود ساطع می کنند و با بازتابش این اشعه ها در سطوح صیقلی و تقویت آنها اشعه ی لیزر شکل می گیرد . اشعه ی لیزر تولید شده از سوراخ ریز خارج شده و سپس توسط یک عدسی بر روی قطعه ی کار متمرکز می شود . در اثر برخورد، انرژی زیادی در یک نقطه ی کوچک تولید می شود که باعٍث ذوب شدن قطعه می گردد.

اسلاید 7 :

لیزر های :CO2 در این تکنیک تجهیزات تولید کننده لیزر درون یک محفظه قرار دارد. مقداری گاز CO2 و گاز خنثی را در محفظه قرار داده و اختلافی پتانسیلی درون این مخلوط گازی ایجاد می کنند، به نحوی که گاز تهییج شده و پرتو نور از خود ساطع می کند. نور ساطع شده بین دو آینه قرار گرفته و شدت آن به حدی می رسد که از آینه دوم عبور کرده و لیزر تولید می شود. پس از آینه دوم، یک عدسی در سیستم تعبیه شده است که وظیفه متمرکز کردن پرتوهای تولیدی را دارد.

محدودیت لیزر Rubyپیوسته نبودن آن است در حالی که انرژی خروجی آن نسبت به لیزر CO2 بیشتر است . از لیزر CO2 معمولا جهت برش و از لیزر Rubyمعمولا جهت جوشکاری آلومینیوم استفاده می شود. از آن جایی که در این روش مقدار زیادی انرژی گرمایی تولید می شود باید مجهز به یک سیستم خنک کننده باشد.

اسلاید 9 :

جوشکاری لیزر به دو روش انجام می شود : یکی حرکت دادن سریع قطعه زیر اشعه تا زمانی که جوش پیوسته ای شکل شود و دیگری جوش دادن با چند سری پرتاب اشعه که روش مرسوم تری است . در جوشکاری با لیزر تمامی عملیات ذوب و انجماد در چند میکرو ثانیه انجام می گیرد و به دلیل کوتاه بودن زمان هیچ واکنشی بین فلز و اتمسفر رخ نمی دهد و از این رو نیازی به گاز محافظ نبوده و روش بسیار مناسبی است .

اسلاید 10 :

مزایای جوشکاری با لیزر
محدوده بسيار وسيعي از مواد را مانند آلياژها با نقاط ذوب فوق العاده بالا ، مواد غير همجنس و … را ميتوان به يكديگر جوش داد
در اين روش ميتوان مكان هاي غير قابل دسترسي را جوشكاري نمود
از آنجا كه هيچ الكترودي براي اين منظور استفاده نمي شود نيازي به جريانهاي بالا براي جوشكاري نيست.
جوشكاري ليزر نسبت به ساير روشهاي جوشكاري تميز تر است
لیزر طیف وسیعی از گستره انرژی را تحت پوشش قرار داده و بنابراین کنترل انرژی حاصله و استفاده از آن راحت است.
ظرافت این فرآیند بسیار بالا بوده لذا برای اتصالات قطعات کوچک و ظریف کاربرد دارد.
زمان جوشکاری در این روش بسیار کوتاه بوده و فلز پرکننده وجود ندارد.
پرتوی لیزر را می توان برای جوشکاری به مکانهای دیگر منتقل کرد.

اسلاید 11 :

معایب جوشکاری با لیزر
از لحاظ قیمتی دستگاه های گرانی هستند
لیزرهای ruby به دلیل پالسی بودن از سرعت کمی برخوردارند (25 تا 20 میلی متر در دقیقه)
نمی تواند جوشکاری عمیقی را انجام دهد
جوشکاری برخی فلزات که قابلیت انعکاس بالایی دارند، با این روش مشکل است.
انجماد سریع در این روش ممکن است منجر به ایجاد ترک شده و یا ساختار ترد و متخلخلی بدست آید.