01 مقدمه.
از زمان معرفی آن در دهه 1960، فناوری لیزر به دلیل چگالی انرژی بالا، جهت دهی خوب و قابلیت کنترل به سرعت به یک ابزار کلیدی در تولید صنعتی تبدیل شده است. در مقایسه با روشهای پردازش مکانیکی سنتی، پردازش لیزر دارای مزایای قابلتوجهی مانند غیر تماسی، دقت بالا، درجه اتوماسیون بالا و غیره است. این فرآیند به طور گسترده در تولید صنعتی مانند برش مواد، جوشکاری، علامتگذاری، حفاری و ساخت مواد افزودنی استفاده میشود. با توجه به نوع لیزر و ویژگی های فرآیند آن، پردازش لیزر صنعتی به طور عمده به سه دسته برش لیزر، جوش لیزری و ساخت افزودنی لیزر تقسیم می شود که هر کدام مکانیسم و دامنه کاربرد منحصر به فرد خود را دارند.
02 برش لیزری
شکل 1. شماتیک برش لیزری
برش لیزری یکی از بالغترین کاربردهای لیزر صنعتی است که از پرتو لیزر پرقدرت برای ذوب و تبخیر کردن مواد و با گاز کمکی برای دمیدن سرباره، برای دستیابی به راندمان بالا و برش دقیق استفاده میکند. لیزر CO2 و فیبر در حال حاضر تجهیزات اصلی برای فولاد کربن، فولاد و سایر مواد بدون فولاد کربن، فولاد و سایر مواد است. برش صفحه نازک متوسط-. مزایای این فناوری در شکاف برش باریک، منطقه تحت تأثیر گرما{4} کوچک، عدم نیاز به قالب و تغییر سریع مسیر پردازش است، به ویژه مناسب برای خودروسازی، پردازش ورق فلز و هوافضا و سایر صنایع پر تقاضا.
(1) در ساخت خودرو، برش لیزری برای تولید طیف وسیعی از قطعات از پانل های بدنه تا موتورها استفاده می شود. به عنوان مثال، لیزرهای فیبر برای برش قطعات فولادی با استحکام بالا با دقت بالا و در نتیجه وسایل نقلیه سبکتر استفاده میشوند.
(2) صنعت هوافضا همچنین از فناوری برش لیزری، به ویژه در تولید اجزای پیچیده ساخته شده از مواد پیشرفته مانند تیتانیوم و کامپوزیت ها سود می برد. به عنوان مثال، لیزرهای فوق سریع را می توان برای برش اجزای تیتانیوم با اشکال پیچیده استفاده کرد و در عین حال آسیب حرارتی را به حداقل رساند و از یکپارچگی ساختاری قطعه اطمینان حاصل کرد و عملکرد و ایمنی اجزای هوافضا را به طور قابل توجهی بهبود بخشید.
03 جوش لیزری
جوشکاری لیزری متکی به پرتو لیزر برای ذوب مواد فلزی با سرعت بالا برای تحقق اتصال است، با ویژگیهای عمق همجوشی زیاد، سرعت بالا و ورودی حرارت کم. حالت های رایج جوشکاری شامل جوشکاری لیزری پیوسته و جوشکاری لیزری پالسی است که برای جوشکاری دقیق صفحات نازک و سناریوهای جوش عمیق مناسب هستند. در مقایسه با جوشکاری قوس الکتریکی، جوش های لیزری دارای استحکام بالا و تغییر شکل کم هستند و برای بسته بندی باتری های برق، جوشکاری دستگاه فولاد ضد زنگ و تولید اجزای ساختاری انرژی هسته ای و سایر زمینه ها مناسب هستند. به خصوص در تولید باتری، جوش لیزری به روش اصلی اتصال تبدیل شده است.
(1) در صنعت خودرو، جوش لیزری برای اتصال پانل های بدنه، قطعات موتور و سایر اجزای کلیدی استفاده می شود. به عنوان مثال، لیزرهای فیبر برای جوش-قطعات فولادی با استحکام بالا با دقت بالا، و در نتیجه اتصالات قوی و بادوام استفاده میشوند.
(2) صنعت الکترونیک در صنعت الکترونیک، جوش لیزری برای اتصال اجزای کوچک و ظریف با دقت بالا استفاده می شود. به عنوان مثال، لیزرهای دیود برای جوش دادن سلولهای باتری در باتریهای لیتیوم{2} یون برای اطمینان از قابلیت اطمینان اتصالات الکتریکی استفاده میشوند.
(3) در صنعت هوافضا، بوئینگ 787 دریم لاینر از فرآیند جوشکاری لیزری برای اتصال آلیاژهای تیتانیوم به مواد کامپوزیتی استفاده میکند که به طور چشمگیری تعداد پرچها را کاهش میدهد، وزن بدنه را کاهش میدهد و راندمان سوخت را بهبود میبخشد.
04 تولید افزودنی لیزر
(1) در ساخت خودرو، قطعات آلیاژی تیتانیوم ماشین فراری F1 با استفاده از فناوری ساخت افزودنی لیزری تولید میشوند که مقاومت حرارتی و استحکام قطعات را بهبود میبخشد و طراحی آیرودینامیکی ماشین را بهینه میکند.
(2) صنعت پزشکی در صنعت پزشکی، تولید افزودنی مبتنی بر لیزر{1}}برای تولید ایمپلنتها و پروتزهای سفارشی استفاده میشود.
(3) در صنعت هوافضا، تولید افزودنی مبتنی بر لیزر{1}}برای تولید اجزای پیچیده مانند پرههای توربین و نازلهای سوخت استفاده میشود.
05 نتیجه گیری
فناوری لیزر به عنوان یک پشتیبان مهم برای تولید پیشرفته، در حال گسترش مرزهای کاربرد صنعتی خود است. در حال حاضر، پردازش لیزر نیز در جهت کامپوزیت با قدرت بالاتر، دقت بالاتر و چند فرآیندی مانند جوشکاری کامپوزیت لیزری-، میکروماشینکاری فوق سریع لیزری-و سیستم نظارت هوشمند لیزری در حال توسعه است. در آینده، با ارتقای مستمر لیزرهای نیمه هادی پرقدرت-، سیستم های کنترل هوشمند و مفاهیم تولید سبز، پردازش لیزر همچنان نقش کلیدی در تولید هوشمند، محصولات شخصی سازی شده و پردازش مواد شدید و سایر زمینه ها خواهد داشت.