با توسعه تولید صنعتی، فن‌آوری‌های پردازش کارآمد، انعطاف‌پذیر و سازگار با محیط زیست مورد توجه قرار خواهند گرفت. سر جوش لیزری از حالت تمرکز پرتو پرانرژی استفاده می کند، که می تواند به اشکالی دست یابد که دستیابی به آنها در فرآیند جوشکاری دشوار است، مانند جوشکاری با نفوذ عمیق و جوشکاری سریع سر. به خصوص با تطبیق انعطاف پذیر تجهیزات سر جوش لیزری و فناوری تشخیص آنلاین بالغ در زمان واقعی، می تواند به اتوماسیون بالایی در تولید دسته ای دست یابد. در حال حاضر تعداد زیادی از خطوط تولید سر جوش لیزری وارد تولید صنعتی شده است.
سر جوش لیزری فرآیند استفاده از انرژی تابشی سر لیزر برای دستیابی به جوشکاری موثر است. اصل کار آن برانگیختن محیط فعال سر لیزر به روشی خاص (مانند مخلوطی از CO2 و گازهای دیگر، کریستال‌های گارنت آلومینیوم ایتریم YAG و غیره) است که باعث می‌شود آن در حفره تشدید به جلو و عقب نوسان کند. در نتیجه یک پرتو تشعشع برانگیخته تشکیل می شود. هنگامی که پرتو با قطعه کار تماس می گیرد، انرژی آن توسط قطعه کار جذب می شود و هنگامی که دما به نقطه ذوب ماده می رسد، جوشکاری می تواند انجام شود.
1. حالت جوشکاری سر جوش لیزری
سر جوش لیزری را می توان به اتصالات جوشکاری هدایت حرارتی و اتصالات جوشکاری با نفوذ عمیق تقسیم کرد. گرمای اولی از طریق انتقال حرارت به داخل قطعه کار پخش می شود و فقط پدیده ذوب را در سطح جوش ایجاد می کند. داخل قطعه کار کاملاً نفوذ نکرده است و اساساً پدیده تبخیر وجود ندارد. عمدتاً برای جوشکاری مواد دیواره نازک با سرعت کم استفاده می شود. دومی نه تنها مواد را کاملا ذوب می کند، بلکه مواد را تبخیر می کند و مقدار زیادی پلاسما را تشکیل می دهد. به دلیل گرمای زیاد، سوراخ های کلید در جلوی حوضچه مذاب ظاهر می شود.
شکل، ساختار و عملکرد سر جوشکاری لیزری 2
با توجه به ناحیه متمرکز کوچکی که توسط سر جوش لیزری ایجاد می شود، ناحیه تحت تاثیر حرارت در اطراف درز جوش بسیار کوچکتر از فناوری سر جوش معمولی است. معمولاً اتصالات جوش داده شده با لیزر نیازی به پر کردن فلز ندارند. سطح درز جوش پیوسته و یکنواخت و با ظاهری زیبا و بدون عیب سطحی مانند منافذ و ترک می باشد. بسیار مناسب برای موارد با الزامات سخت برای ظاهر جوش. اگرچه ناحیه فوکوس نسبتاً کوچک است، چگالی انرژی پرتو لیزر بسیار زیاد است (معمولاً به اندازه 103-108W/cm2).
3. ویژگی های سر جوش لیزری
1) سر جوش لیزری می تواند به استحکام اتصال با کیفیت بالا و نسبت ابعاد بزرگتر دست پیدا کند و در نتیجه سرعت جوشکاری سریعتر شود.
2) با توجه به اینکه سر جوش لیزری نیاز به محیط خلاء ندارد، کنترل از راه دور و تولید خودکار از طریق لنزها و فیبرهای نوری قابل دستیابی است.
3) سر جوش لیزری دارای چگالی توان بالا و عملکرد جوش خوب برای مواد سخت جوش مانند تیتانیوم و کوارتز است و می تواند مواد با خواص مختلف را جوش دهد.
با رواج و کاربرد هد جوش لیزری و تولید تجاری هد لیزری، قیمت تجهیزات هد لیزر به شدت کاهش یافته است. با این حال، توسعه هدهای لیزری با توان بالا و توسعه و بکارگیری روش‌های جدید جوشکاری کامپوزیت، راندمان تبدیل پایین جوش لیزری را نیز بهبود بخشیده است. من معتقدم در آینده نزدیک، سر جوش لیزری به تدریج جایگزین فرآیندهای جوشکاری سنتی مانند جوشکاری قوس الکتریکی و جوشکاری مقاومتی خواهد شد و به روش اصلی جوشکاری صنعتی تبدیل خواهد شد.