انواع لیزر برای جوشکاری لیزری

انواع لیزر برای جوشکاری لیزری | در دنیای مدرن صنعت و تولید، جوشکاری لیزری به‌عنوان یکی از پیشرفته‌ترین و دقیق‌ترین روش‌های اتصال متریال شناخته می‌شود. درک انواع مختلف لیزرهای مورد استفاده در جوشکاری لیزری، برای انتخاب مناسب‌ترین روش در کاربردهای صنعتی، امری حیاتی است. هر نوع لیزر دارای ویژگی‌ها، مزایا (مزایای دستگاه جوش لیزری) و محدودیت‌های خاص خود است که بر اساس نیازهای خاص پروژه، می‌توان از آن‌ها بهره برد. در این مقاله، به بررسی انواع لیزرهای مورد استفاده در جوشکاری لیزری و کاربردهای آن‌ها خواهیم پرداخت.     

لیزرهای فایبر (Fiber Lasers)

لیزرهای فایبر نوعی از لیزرهای حالت جامد هستند که در آن‌ها محیط تقویت‌کننده، فیبر نوری دوپ‌شده با عناصر کمیاب مانند اربیوم یا ایتربیم است. این لیزرها به دلیل ساختار فیبری خود، پرتو لیزری با کیفیت بالا و پایداری مناسب تولید می‌کنند. طول موج تولیدی آن‌ها معمولا در محدوده ۱٫۰۶ میکرومتر قرار دارد که برای جوشکاری فلزات ایده‌آل است.

لیزرهای دیود، که به‌عنوان لیزرهای نیمه‌رسانا نیز شناخته می‌شوند، از متریال نیمه‌رسانا برای تولید پرتو لیزر استفاده می‌کنند. این لیزرها با اعمال جریان الکتریکی به پیوند p-n، فوتون‌هایی با طول موج مشخص تولید می‌کنند. لیزرهای دیود به دلیل ابعاد کوچک، کارایی بالا و قابلیت تنظیم طول موج، در صنایع مختلف کاربرد گسترده‌ای دارند.

لیزرهای گازی (Gas Lasers)

لیزرهای گازی از گازهای مختلف به‌عنوان محیط فعال برای تولید پرتو لیزر استفاده می‌کنند. این لیزرها با تحریک الکتریکی یا نوری مولکول‌های گاز، فوتون‌هایی با طول موج مشخص تولید می‌کنند. لیزرهای گازی به دلیل توان خروجی بالا و کیفیت پرتو مناسب، در کاربردهای صنعتی و علمی مورد استفاده قرار می‌گیرند.

انواع لیزرهای گازی:

• لیزرهای کربن دی‌اکسید (CO₂ Lasers): از گاز CO₂ به‌عنوان محیط فعال استفاده می‌کنند و پرتوهایی در محدوده مادون قرمز با طول موج ۱۰٫۶ میکرومتر تولید می‌کنند. این لیزرها به دلیل توان بالا و کارایی مناسب، در برش و جوشکاری متریال فلزی کاربرد دارند.
• لیزرهای هلیوم-نئون (He-Ne Lasers): از ترکیب گازهای هلیوم و نئون بهره می‌برند و پرتوهایی با طول موج ۶۳۲٫۸ نانومتر (نور قرمز) تولید می‌کنند. این لیزرها به دلیل پایداری فرکانسی و کیفیت پرتو بالا، در تراز کردن و اندازه‌گیری‌های دقیق استفاده می‌شوند.
• لیزرهای نیتروژن (Nitrogen Lasers): از گاز نیتروژن به‌عنوان محیط فعال استفاده می‌کنند و پرتوهایی در محدوده فرابنفش با طول موج ۳۳۷ نانومتر تولید می‌کنند. این لیزرها در کاربردهای علمی و تحقیقاتی مورد استفاده قرار می‌گیرند.

لیزرهای Nd:YAG

لیزرهای Nd:YAG (Neodymium-Doped Yttrium Aluminum Garnet Lasers) از جمله لیزرهای حالت جامد هستند که در آن‌ها یون‌های نئودیمیم در بلور گارنت آلومینیوم ایتریوم (YAG) به‌عنوان محیط فعال به‌کار می‌روند. این لیزرها نور مادون قرمز با طول موج ۱۰۶۴ نانومتر تولید می‌کنند و می‌توانند در حالت‌های موج پیوسته (CW) و پالسی عمل کنند.

لیزرهای دیسکی (Disk Lasers)

لیزرهای دیسکی نوعی از لیزرهای حالت جامد هستند که در آن‌ها محیط فعال به‌صورت دیسکی نازک و مسطح طراحی شده است. این طراحی منحصربه‌فرد با استفاده از یک دیسک با ضخامت حدود 0.01 اینچ که از یک طرف توسط یک هیت سینک پشتیبانی می‌شود، از مشکلات مرتبط با لیزرهای نوع میله‌ای جلوگیری می‌کند.

لیزرهای نیمه‌هادی (Semiconductor Lasers)

لیزرهای نیمه‌هادی، که به‌عنوان دیودهای لیزری نیز شناخته می‌شوند، از متریال نیمه‌رسانا برای تولید پرتو لیزر استفاده می‌کنند. این لیزرها با اعمال جریان الکتریکی به پیوند p-n در نیمه‌رسانا، الکترون‌ها و حفره‌ها را ترکیب کرده و فوتون‌هایی با طول موج مشخص تولید می‌کنند. طول موج تولیدی به جنس و ساختار نیمه‌رسانا بستگی دارد.

کاربردهای لیزر دیودی در جوشکاری

لیزرهای دیودی با ابعاد کوچک، راندمان بالا و قابلیت تنظیم دقیق، برای جوشکاری متریال مختلف به‌ویژه فلزات نازک و قطعات حساس مناسب هستند. کاربردهای اصلی لیزر دیودی در جوشکاری (کاربرد دستگاه جوش لیزری) عبارت‌اند از:

1. جوشکاری قطعات الکترونیکی:

در صنعت الکترونیک، لیزرهای دیودی برای اتصال دقیق و تمیز قطعات کوچک مانند مدارهای چاپی و اجزای نیمه‌هادی استفاده می‌شوند. این لیزرها با تولید حرارت کم، از آسیب به قطعات حساس جلوگیری می‌کنند.

2. صنعت خودروسازی:

در تولید خودرو، از لیزرهای دیودی برای جوشکاری قطعاتی مانند سنسورها، اتصالات الکتریکی و اجزای داخلی استفاده می‌شود. سرعت بالا و دقت این لیزرها، بهره‌وری تولید را افزایش می‌دهد.

3. صنایع پزشکی:

در ساخت تجهیزات پزشکی، لیزرهای دیودی برای جوشکاری قطعات استیل ضدزنگ، تیتانیوم و آلیاژهای نیکل به کار می‌روند. این لیزرها با ایجاد جوش‌های تمیز و استریل، کیفیت و ایمنی محصولات پزشکی را تضمین می‌کنند.

4. صنایع مخابراتی:

در تولید تجهیزات مخابراتی، لیزرهای دیودی برای جوشکاری فیبرهای نوری و اتصالات حساس به کار می‌روند. دقت بالای این لیزرها، اتصالات باکیفیت و پایدار را فراهم می‌کند.

معرفی دستگاه سه‌کاره جوش، برش و تمیزکننده لیزری

دستگاه جوش لیزری RT1500HWM یک دستگاه لیزری پیشرفته از برند ROTEC است که سه کارکرد متفاوت دارد: جوش لیزری دقیق، برش فلزات و تمیزکاری سطوح فلزی. این دستگاه با تغییر ساده هد، قابلیت تبدیل به حالت تمیزکننده و یا برش‌دهنده را دارد. در جوشکاری، این دستگاه برای متریال‌های مختلفی همچون آهن، استیل، آلومینیوم و برنج به‌کار می‌رود. توان دستگاه از 1500 تا 3000 وات قابل انتخاب است و نصب آن نیز به‌صورت رایگان انجام می‌شود.

نتیجه‌گیری انواع لیزر برای جوشکاری لیزری

جوشکاری لیزری به‌عنوان یک روش پیشرفته و دقیق، امکان اتصال متریال مختلف را با کیفیت بالا و کمترین تاثیر حرارتی فراهم می‌کند. لیزرهای فایبر، دیود، گازی، Nd:YAG، دیسکی و نیمه‌هادی هرکدام ویژگی‌ها و کاربردهای خاص خود را دارند که بسته به نیاز و نوع متریال، انتخاب مناسب یکی از این لیزرها می‌تواند بهره‌وری و دقت جوشکاری را به حداکثر برساند. با وجود مزایای متعدد، هر یک از این لیزرها محدودیت‌هایی نیز دارند که در انتخاب صحیح آن‌ها باید مدنظر قرار گیرد. با توجه به تنوع بالای لیزرها و نیازهای متفاوت صنایع مختلف، انتخاب نوع مناسب لیزر باید بر اساس عوامل مختلفی مانند نوع متریال، ضخامت، دقت مورد نیاز و هزینه‌های عملیاتی انجام شود.