لیزر و استفاده از آن در صنعت فولاد

<h2>تکنولوژی لیزر</h2> <p>لیزر کلمه ایست که امروزه در همه جا شنیده می شود. از کلینیک های زیبایی گرفته تا چاپگرها و اسلحه ها همه نمونه هایی از کاربرد لیزر هستند. ماهیت لیزر با نور خورشید یکی ست و هر دو امواج الکترومغناطیسی هستند. اما لیزر می تواند بسیار قوی تر باشد و دراصل از تقویت یک نور ضعیف تولید می شود.</p> <p style="text-align: center;">&nbsp;</p> <p>اصول کار لیزر پیچیده و مفصل است و در قابل مقاله ی جداگانه ای باید به آن پرداخته شود. در صنعت فولاد و آهن نیز از لیزر استفاده می شود. از کاربردهای لیزر در این حوزه برشکاری و جوشکاری لیزری ست که در ادامه این مقاله به طور مختصر در خصوص آن توضیحاتی ارائه خواهد شد.</p> <h2>استفاده از لیزر در برش فولاد</h2> <p>از پرتوی پرقدرت لیزر برای برشکاری فلزات نیز می توان استفاده نمود. برای اینکار طرح مورد نظر برشکاری ابتدا روی کامپیوتر و نرم&zwnj;افزار مخصوص دستگاه کشیده و یا منتقل می شود و سپس با قرار داردن قطعه روی میز کار عملیات برشکاری انجام می گیرد.</p> <p>مکانیزم انجام برشکاری به وسیله ی لیزر به این صورت است که ابتدا پرتوی لیزر به وسیله ی منبع تولید شده و با عبور از آینه های دستگاه به کمک یک عدسی در ناحیه ی برش متمرکز می شود. پرتوی متمرکز شده با گرم کردن سطح ورق فولادی و نفوذ به داخل آن یک ناحیه ذوب موضعی ایجاد می کند. مذاب تولید شده با دمیده شدن یک گاز با فشار زیاد از ناحیه مورد نظر خارج می شود. این کار باعث می شود که دو طرف قطعه ی برش خورده مجددا به هم متصل نگردد. برشکاری به همین ترتیب مطابق با طرحی که به دستگاه داده شده است انجام می گیرد.</p> <p style="text-align: center;"><img class="content-image" title="metal-laser-cutting-technology.jpg" src="https://api.modiranparts.com/uploads/images/imgid1649922747963-metal-laser-cutting-technology.jpg" alt="metal-laser-cutting-technology" /></p> <p style="text-align: center;">تصویر شماره ۲ - برش فلز به کمک لیزر</p> <h2>مزایای برشکاری فولاد با لیزر</h2> <p>از مزایای برش لیزری می توان گفت:</p> <ul> <li>سرعت برشکاری لیزری بسیار بالاست</li> <li>دقت بالایی دارد</li> <li>پس از انجام برش نیازی به انجام عملیات تمیزکاری وجود ندارد.</li> <li>به وسیله ی کامپیوتر می توان فرایند برش را با دقت کنترل کرد.</li> <li>برشکاری لیزری با اعمال حرارت انجام می شود اما ناحیه ای که حرارت می بیند بسیار کوچک است و همین مساله میزان اعواج و سرایت حرارت به سایر نقاط را کم می کند.</li> <li>فرایند انجام برشکاری لیزری تماسی نیست و تنها از طریق یک پرتو نور انجام می شود.</li> <li>برش لیزری سر و صدا ندارد.</li> <li>امینت استفاده از برش لیزری بسیار بالاست.</li> <li>به کمک طراحی کامپیوتری می توان اشکال بسیار پیچیده را نیز به سادگی روی ورق فلزی برش داد.</li> <li>هزینه انجام عملیات کم است و نیاز به مواد مصرفی ندارد.</li> <li>دامنه ی وسیعی از فلزات با ضخامت های مختلف را به کمک این روش می توان برش داد.</li> <li>برش لیزر بسیار تمیز است</li> </ul> <blockquote> <p>بیشتر مطالعه کنید: <a title="جوشکاری فرا صوتی چیست؟" href="https://www.modiranahan.com/article/229/%D8%AC%D9%88%D8%B4%DA%A9%D8%A7%D8%B1%DB%8C-%D9%81%D8%B1%D8%A7%D8%B5%D9%88%D8%AA%DB%8C-%DA%86%DB%8C%D8%B3%D8%AA-%D9%85%D8%B1%D8%A7%D8%AD%D9%84-%D8%AC%D9%88%D8%B4%DA%A9%D8%A7%D8%B1%DB%8C-%D9%81%D8%B1%D8%A7%D8%B5%D9%88%D8%AA%DB%8C" target="_blank">جوشکاری فرا صوتی چیست؟</a></p> </blockquote> <h2>معایب برشکاری لیزری</h2> <ul> <li>هزینه اولیه تجهیزات مورد نیاز برای برشکاری لیزری بسیار بالاست.</li> <li>نیاز به اپراتور آشنا به کامپیوتر دارد.</li> <li>هزینه تعمیر و نگهداری تجهیزات برش لیزر بالاست.</li> <li>در برشکاری محدودیت ضخامت وجود دارد که به توانایی دستگاه برش بستگی دارد.</li> </ul> <blockquote> <p>بیشتر مطالعه کنید: <a title="راهنمای جوشکاری آهن" href="https://www.modiranahan.com/article/327/%D8%AC%D9%88%D8%B4%DA%A9%D8%A7%D8%B1%DB%8C-%D8%A2%D9%87%D9%86-%D8%A2%D9%84%D8%A7%D8%AA" target="_blank" rel="nofollow">راهنمای جوشکاری آهن</a></p> </blockquote> <h2>استفاده از لیزر در جوشکاری</h2> <p>جوش لیزر یا LBW (Laser Beam Welding) یکی از تکنیک هایی ست که برای اتصال فلزات یا ترموپلاستیک ها مورد استفاده قرار می گیرد. اشعه لیزر در این روش یک منبع متمرکز از حرارت را تولید می کند که برای یک جوشکاری عمیق و باریک و با نرخ جوش بالا بسیار مناسب است. از این روش در سیستم های جوش اتوماتیک در صنعت اتومبیل سازی بسیار استفاده می شود.</p> <p>در این روش از پرتوی پر قدرت لیزر برای ایجاد گرما و ذوب کردن محل جوش و اتصال دو فلز استفاده می شود. به کمک لیزر می توان با کمک انرژی کمتر نسبت به سایر روش های جوش یک جوش نازک و عمیق ایجاد کرد.</p> <p>البته استفاده از جوش لیزری پرهزینه ست و به همین دلیل در موارد خاص که نیاز به یک جوش عمیق با عرض کم نیاز باشد از آن استفاده می شود.</p> <p>مانند روش EBW یا Electron-beam Welding جوش لیزر نیز یک پرتو پر قدرت با چگالی انرژی بالا ایجاد میکند (1 مگاوات بر سانتیمتر مربع). این نرخ انرژی بالا در سطح کم باعث می شود تا نرخ گرم شدن و سرد شدن نیز بسیار بالا برود.</p> <p style="text-align: center;"><img class="content-image" title="laser-welding-technology-for-manual-welding.jpg" src="https://api.modiranparts.com/uploads/images/imgid1649922804482-laser-welding-technology-for-manual-welding.jpg" alt="laser-welding-technology-for-manual-welding" /></p> <p style="text-align: center;">تصویر شماره ۳ - جوش لیزری فلزات</p> <h2>مزایای جوشکاری لیزر</h2> <p>جوشکاری لیزر مزایایی به همراه دارد که در این قسمت به برخی از آنها اشاره خواهد شد.</p> <ul> <li>در اکثر روش های جوشکاری نیاز یک گاز محافظ برای حفاظت از جوش در حین عملیات وجود دارد در حالی که در جوشکاری لیزر نیازی به استفاده از گاز محافظ وجود ندارد.</li> <li>به وسیله جوش لیزری می توان نواحی که سختی دسترسی به آن ها ممکن است و یا حتی دسترسی وجود ندارد را جوش داد.</li> <li>جوشکاری لیزری در مقایسه با سایر روش های جوش نیاز به انرژی کمتری دارد.</li> <li>به دلیل تمرکز بالای جوش لیزری نواحی که تحت تاثیر گرمای ناشی از جوش قرار می گیرند کم است.</li> <li>جوش لیزری تمرکز حرارتی بسیار بالایی دارد و سرایت حرارت ناشی از جوش به سایر نواحی کمتر است.</li> <li>به وسیله جوش لیزر می توان فلزات غیر همچنس را نیز به یکدیگر متصل نمود.</li> <li>جوشکاری لیزر نیازی به استفاده از فیلر یا فلز پرکننده ندارد.</li> <li>جوش لیزر بسیار دقیق است.</li> <li>به کمک جوش لیزر می توان بیشتر فلزات را جوش داد.</li> <li>توانایی بسیار زیادی در ایجاد جوش های عمیق و باریک دارد.</li> <li>اعوجاج ناشی از جوشکاری بسیار کم است.</li> <li>کیفیت جوش بسیار بالاست.</li> <li>به کمک جوش لیزری می توان قطعات کوچک و نازک را نیز جوش داد بدون اینکه دچار سوراخ یا اعوجاج شوند.</li> <li>نیازی به انجام عملیات ثانویه وجود ندارد.</li> </ul> <p style="text-align: center;"><img class="content-image" title="lbw vs tig.jpg" src="https://api.modiranparts.com/uploads/images/imgid1649922963663-lbw%20vs%20tig.jpg" alt="lbw vs tig" /></p> <p style="text-align: center;">تصویر شماره ۴ - مقایسه جوش لیزر و قوس الکتریکی</p> <h2>معایب جوش لیزری</h2> <p>مزایای بسیار زیاد جوش لیزری را در قسمت قبل مطالعه کردید. اما اینگونه نیست که این روش هیچ گونه عیب یا محدودیتی نداشته باشد. به برخی از محدودیت های جوش لیزری برای فلزات در ادامه اشاره می شود.</p> <ul> <li>به دلیل تکنولوژی پیشرفته، هزینه اولیه ی تجهیزاتی که برای جوش لیزری نیاز است بسیار بالاست.</li> <li>از جمله مواردی که موجب ایجاد محدودیت در جوشکاری لیزر می شود قابلیت انعکاس نور در سطح فلز است. چنانچه سطح فلز صیقلی باشد و نور را بازتاب دهد نمی توان از جوشکاری لیزر برای آن استفاده کرد.</li> <li>درجوش کاری لیزر نیز مانند بسیاری از روش های دیگر محدودیت ضخامت وجود دارد.</li> <li>هزینه ی نگهداری تجهیزات جوش لیزر بالاست.</li> </ul>