جوشكاري و برشكاري با استفاده از اشعه ليزر از روشهاي نوين جوشكاري بوده كه در دههاي اخير مورد توجه صنعت قرار گرفته و امروزه به خاطر كيفيت ، سرعت و قابليت كنترل آن به طور وسيعي در صنعت از آن استفاده مي شود .به وسيله متمركز كردن اشعه ليزر روي فلز يك حوضچه مذاب تشكيل شده و عمليات جوشكاري انجام مي شود .

اصول كار و انواع ليزرهاي مورد استفاده در جوشكاري :
به طور عمده از دو نوع ليزر در جوشكاري و برشكاري استفاده مي شود : ليزرهاي جامد مثل  Ruby  و  ND:YAG  و ليزرهاي گاز مثل ليزر  CO2  . در زير اصول كار ليزر  Ruby  كه از آن بيشتر در جوشكاري استفاده مي شود توضيح داده مي شود . اين سيستم ليزر از يك كريستال استوانه اي شكل  Ruby (Ruby  يك نوع اكسيد آلومينيوم است كه ذرات كرم در آن پخش شده اند . ) تشكيل شده است . دو سر آن كاملا صيقلي و آينه اي شده و در يك سر آن يك سوراخ ريز براي خروج اشعه ليزر وجود دارد . در اطراف اين كريستال لامپ گزنون قرار دارد كه لامپ فوق براي كار در سرعت حدود  1000  فلاش در ثانيه طراحي شده است . لامپ گزنون با استفاده از يك خازن كه حدود  1000  بار در ثانيه شارژ و تخليه شده فلاش مي زند و هنگامي كه كريستال  Ruby  تحت تاثير اين فلاش ها قرار بگيرد اتمهاي كرم داخل شبكه كريستالي تحريك شده و در اثر اين تحريك امواج نور از خود سطع مي كنند و با باز تابش اين اشعه ها در سطوح صيقلي و تقويت آنها اشعه ليزر شكل مي گيرد . اشعه ليزر شكل گرفته از سوراخ ريز خارج شده و سپس به وسيله يك عدسي بر روي قطعه كار متمركز شده كه بر اثر برخورد انرژي بسيار زيادي در سطح كوچكي آزاد مي كند كه باعث ذوب و بخار شدن قطعه و انجام عمل ذوب مي شود  .
محدوديت ليزر  Ruby  پيوسته نبودن اشعه آن است در حاليكه انرژي خروجي ان بيشتر از ليزر هاي گاز مانند ليزر  CO2  است كه در آنها اشعه حاصله پيوسته است، از ليزر  CO2  بيشتر به منظور برش استفاده مي شود و از ليزر  ND:YAG  بيشتر براي جوشكاري آلومينيوم استفاده ميشود  .
از انجا كه در اين روش مقدار اعظمي از انرژي مصرف شده به گرما تبديل مي شود اين سيستم بايد به يك سيستم خنك كننده مجهز باشد  .
در جوشكاري ليزر دو روش عمده براي جوشكاري وجود دارد : يكي حركت دادن سريع قطعه زير اشعه است تا كه يك جوش پيوسته شكل بگيرد و ديگري كه مرسوم تر است جوش دادن باچند سري پرتاب اشعه است  .
در جوشكاري ليزر تمامي عمليات ذوب و انجماد در چند ميكروثانيه انجام مي گيرد و به خاطر كوتاه بودن اين زمان هيچ واكنشي بين فلز مذاب و اتمسفر انجام نخواهد شد و از اين رو گاز محافظ لازم ندارد  .
طراحي اتصال در جوشكاري ليزر : بهترين طرح اتصال براي اين نوع جوشكاري طرح اتصال لب به لب مي باشد و با توجه به محدوديت ضخامت در آن مي توان ازطرح اتصال هاي  T  يا اتصال گوشه نيز استفاده نمود  .

مزاياي جوشكاري ليزر :
- حوضچه مذاب مي تواند داخل يك محيط شفاف ايجاد شود ( باعكس روشهاي معمولي كه هميشه حوضچه مذاب در سطح خارجي آنها ايجاد مي شود  ) .
- 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  .
- اشعه ليزر نياز به هيچگونه گاز محافظ يا محيط خلايي براي عملكرد ندارد  .
- به خاطر تمركز بالاي اشعه منطقه  HAZ  بسيار باريكي در جوش تشكيل ميشود  .
- جوشكاري ليزر نسبت به ساير روشهاي جوشكاري تميز تر است  .

محدوديت ها و معايب جوشكاري ليزر :
سيستم هاي جوشكاري ليزرنسبت به ساير دستگاههاي سنتي جوشكاري بسيار گران هستند و در ضمن ليزرهايي مانند  Ruby  به خاطر پالسي بودن اكثر آنها از سرعت پيشروي كمي برخوردارند  ( 25  تا  250  ميليمتر در دقيقه ) . همچنين اين نوع جوشكاري درراي محدوديت عمق نيز مي باشد  .

موارد استفاده اشعه ليزر :
از اشعه ليزر هم به منظور برش و هم به منظور جوشكاري استفاده مي شود . اين نوع جوشكاري در اتصال قطعات بسيار كوچك الكترونيكي و در ساير ميكرو اتصال ها كاربرد دارد . از اشعه ليزر ميتوان در جوش دادن آلياژها و سوپر الياژها با نقطه ذوب بالا و براي جوش دادن فلزات غير همجنس استفاده نمود . به طور كلي اين روش جوشكاري براي استفاده هاي دقيق و حساس استفاده ميشود . از اين روش ميتوان در صنعت اتومبيل و مونتاژآن براي جوش دادن درزهاي بلند استفاده نمود.

برش ليزري

در برش با ليزر هدف بخار كردن ماده با سرعت هرچه بيشتر و ايجاد منطقه بسيار كوچك گرمادهي به منظور ايجاد حداقل تغيير شكل در قطعه كار مورد نظر است مانند جوشكاري بيشتر ليزرهاي صنعتي كه به اين منظور به كار برده مي شوند از يك جريان گاز محوري با باريكه ليزر استفاده مي كنند اما در برش فلزات گاز اكسيژن معمولا به كار رفته گرفته مي شود اين عمل به طور زيادي سرعت برش را افزايش مي دهد چرا كه گرماي ايجاد شده توسط واكنش بر گرماي پرتوليزري اضافه مي شود در شرايط مناسب و دلخواه سرعت به حدود  5  برابر و يا بيشتر افزايش مي يابد به علاوه افزودن گاز كمك مي كند تا مواد مذاب نيز از محل برش شوند اما در بعضي مواقع به كار بردن گاز ممكن است مطلوب نباشد چرا كه اكسيد شدن لبه هاي برش داده شده دارد در صورتي كه بخواهيم مجددا آنها را جوش دهيم ايجاد مزاحمت مي نمايد.

برگرفته از وبلاگ http://www.laser.persianblog.com