خطایابی رایج در جوش لیزری و راهکارهای رفع آنها

خطایابی جوش لیزری یکی از مراحل حیاتی در فرآیندهای تولید صنعتی است که به منظور شناسایی و رفع نقص های احتمالی در اتصالات جوشی انجام میشود. این نقص ها ممکن است شامل تخلخل (حفره های هوای محبوس)، ترکها، نفوذ ناقص، تغییر شکلهای حرارتی، یا پاشش مواد (اسپاتر) باشند که همگی میتوانند بر استحکام، یکپارچگی ساختاری و طول عمر اتصال تأثیر منفی بگذارند. برای تشخیص این عیوب، از روشهای غیرمخرب مانند آزمونهای اولتراسونیک، رادیوگرافی (اشعه ایکس)، بازرسی چشمی با میکروسکوپ، یا تحلیل تصاویر حرارتی استفاده میشود.

با وینر همراه باشید تا با خطایابی جوش لیزری آشنا شوید.

خطایابی‌های رایج در جوشکاری لیزری و روش‌های رفع آن

جوشکاری لیزری یک فرآیند پیشرفته و دقیق است که در آن پرتوی لیزر برای ذوب و اتصال قطعات فلزی یا غیرفلزی استفاده می‌شود. با وجود دقت بالا، کار با دستگاه جوش لیزری نیز ممکن است با مشکلات و خطاهایی مواجه شود که می‌توانند بر کیفیت جوش تأثیر بگذارند. در ادامه، رایج‌ترین خطاهای جوشکاری لیزری و راه‌های رفع آن‌ها را بررسی می‌کنیم.

۱. تخلخل (Porosity):

دلایل بروز:

• وجود گازهای محبوس‌شده در حوضچه مذاب
• استفاده نادرست از گاز محافظ
• سرعت جوشکاری بیش از حد زیاد یا کم
• مواد اولیه دارای ناخالصی یا آلاینده‌های سطحی

راه‌ حل‌ها:

• استفاده از گاز محافظ مناسب (مانند آرگون یا هلیوم) با فشار و دبی مناسب
• تمیز کردن سطح مواد قبل از جوشکاری
• تنظیم سرعت جوشکاری متناسب با ضخامت و نوع مواد
• استفاده از محیط خلا برای کاهش احتمال حبس گاز

۲. ترک‌های گرم و سرد (Hot & Cold Cracking):

علت‌ها:

• تنش‌های حرارتی بالا در منطقه جوش
• ترکیب شیمیایی نامناسب فلز جوش
• انقباض شدید در حین انجماد
• طراحی نامناسب اتصال

راه‌حل‌ها:

• پیش‌گرم کردن مواد برای کاهش اختلاف دمایی شدید
• انتخاب آلیاژهای مناسب که مستعد ترک ‌خوردگی نباشند
• تغییر طراحی اتصال برای کاهش تمرکز تنش
• استفاده از پارامترهای جوشکاری مناسب برای کنترل سرعت سرد شدن

۳. نفوذ ناقص (Incomplete Penetration):

علت‌ها:

• قدرت لیزر ناکافی برای نفوذ در عمق مناسب
• فاصله نادرست نازل لیزر با سطح قطعه
• سرعت جوشکاری بیش از حد زیاد
• عدم هم‌راستایی دقیق قطعات

راه‌حل‌ها:

• افزایش توان لیزر متناسب با ضخامت قطعه
• تنظیم فاصله بهینه بین نازل و قطعه
• کاهش سرعت جوشکاری برای افزایش زمان نفوذ حرارت
• استفاده از تجهیزات دقیق برای تراز کردن قطعات

۴. نفوذ بیش‌ از حد (Excessive Penetration):

علت‌ها:

• توان لیزر بیش از حد بالا
• سرعت جوشکاری بسیار کم
• تمرکز بیش‌ازحد پرتو لیزر روی یک نقطه

راه‌حل‌ها:

• کاهش توان لیزر برای جلوگیری از ذوب بیش از حد
• افزایش سرعت جوشکاری برای جلوگیری از تجمع حرارت زیاد
• تنظیم تمرکز پرتو لیزر برای کنترل عمق نفوذ

۵. اعوجاج (Distortion):

علت‌ها:

• گرمایش و سرمایش ناهمگون در منطقه جوش
• تنظیمات نامناسب پارامترهای جوشکاری
• ضخامت کم قطعه و حساسیت بالا به تغییرات دمایی

راه‌حل‌ها:

• کاهش ورودی حرارت با بهینه‌سازی توان و سرعت جوشکاری
• پیش‌گرم کردن قطعه یا استفاده از تثبیت‌کننده‌های مکانیکی برای کاهش تغییر شکل
• استفاده از روش‌های جوشکاری پالس لیزری برای کاهش گرمایش بیش از حد

۶. پاشش فلز مذاب (Spattering):

علت‌ها:

• شدت انرژی بالا که باعث پرتاب قطرات مذاب می‌شود
• گاز محافظ نامناسب یا فشار بالای آن
• ترکیب شیمیایی نامطلوب مواد

راه‌حل‌ها:

• تنظیم دقیق توان لیزر و کاهش شدت انرژی
• استفاده از گاز محافظ مناسب با دبی کنترل‌شده
• استفاده از مواد اولیه با ترکیب شیمیایی بهینه

۷. عدم اتصال کافی (Lack of Fusion):

علت‌ها:

• تماس ضعیف بین قطعات جوش داده‌شده
• آلودگی سطحی یا اکسیدهای باقی‌مانده روی فلز
• تنظیمات نامناسب توان لیزر

راه‌حل‌ها:

• افزایش توان لیزر یا کاهش سرعت جوشکاری برای بهبود ذوب
• تمیز کردن سطح قطعات قبل از جوشکاری
• استفاده از روش‌های کمکی مانند جوشکاری پیش‌گرم برای بهبود نفوذ

۸. تغییرات متالورژیکی نامطلوب:

علت‌ها:

• گرمایش بیش از حد که باعث تغییرات ساختاری ناخواسته در فلز پایه می‌شود
• استفاده از لیزر با طول موج نامناسب برای مواد خاص
• سرد شدن سریع که منجر به سختی و شکنندگی بیش از حد جوش می‌شود

راه‌حل‌ها:

• کنترل ورودی حرارت و استفاده از تکنیک‌های خنک‌سازی تدریجی
• انتخاب طول موج مناسب برای لیزر متناسب با جنس قطعه
• انجام عملیات حرارتی بعد از جوشکاری برای تعدیل ساختار متالورژیکی

۹. مشکل ناهم ترازی:

ناهم ترازی (Misalignment) در جوش لیزری به وضعیتی اشاره دارد که قطعات مورد جوشکاری به درستی نسبت به یکدیگر یا نسبت به پرتو لیزر تراز نشده باشند. این مشکل میتواند منجر به نقص در اتصال، کاهش استحکام، و حتی شکست سازهای شود. در فرآیند جوش لیزری که دقت بالایی نیاز دارد، ناهم ترازی حتی در حد میکرون در صنایعی مانند پزشکی, الکترونیک و هوافضا نیز اهمیت زیادی دارد.

انواع ناهم ترازی:

۱. ناهم ترازی جانبی (Lateral Misalignment): جا به جایی افقی یا عمودی قطعات نسبت به یکدیگر.

۲. ناهم ترازی زاویه ای (Angular Misalignment): چرخش یا انحراف یکی از قطعات نسبت به محور اصلی.

۳. ناهم ترازی در فوکوس پرتو (Beam Focus Misalignment): تنظیم نادرست نقطه کانونی پرتو لیزر روی سطح قطعه، که باعث کاهش تمرکز انرژی و کیفیت جوش میشود.

علل ایجاد ناهم ترازی:

• خطا در فیکسچرها: استفاده از ابزارهای نگهدارنده (Fixtures) با دقت پایین.
• اعوجاج حرارتی (Thermal Distortion): انبساط و انقباض مواد به دلیل گرمای لیزر.
• لرزشهای مکانیکی: ناشی از دستگاهها یا محیط کار.
• خطای اپراتور: تنظیم دستی نادرست قطعات.
• خرابی تجهیزات: مانند خطا در سیستمهای اتوماسیون یا سنسورها.

پیامدهای ناهمترازی:

• نقص در جوش: ترک، تخلخل (Porosity)، یا نفوذ ناقص.
• کاهش استحکام مکانیکی: احتمال شکست تحت بار.
• هدررفت زمان و هزینه: نیاز به بازکاری یا تعویض قطعه.
• مشکلات زیبایی شناختی: ظاهر ناهموار جوش.

راهکارهای رفع ناهمترازی:

۱. استفاده از فیکسچرهای دقیق:

طراحی فیکسچرهای سفارشی با قابلیت نگهداری قطعات در موقعیت ثابت.

۲. سیستمهای نظارت بلادرنگ:

استفاده از سنسورهای نوری، دوربینهای پرسرعت، یا لیزر اسکنر برای تشخیص ناهمترازی و اصلاح آن در حین جوشکاری.

۳. جبران اعوجاج حرارتی:

پیش بینی تغییر شکل مواد با شبیه سازیهای کامپیوتری و تنظیم پارامترهای جوش (مانند توان لیزر یا سرعت حرکت).

۴. تنظیم فوکوس پرتو:

اطمینان از تمرکز دقیق پرتو لیزر روی سطح اتصال با کالیبراسیون منظم.

۵. آموزش اپراتورها:

آموزش نحوه تنظیم دستی قطعات و تشخیص بصری ناهم ترازی.

نتیجه‌ گیری

خطایابی جوش لیزری یکی از گامهای حیاتی برای تضمین کیفیت بالا و قابلیت اطمینان فرآیند جوشکاری است. خطاهای رایجی مانند ناهم ترازی قطعات، اعوجاج حرارتی، تنظیم نادرست فوکوس پرتو، آلودگی سطحی یا انتخاب پارامترهای نادرست (مانند توان لیزر یا سرعت حرکت) میتوانند منجر به نقص های جوش مانند ترک، تخلخل یا نفوذ ناقص شوند. با استفاده از سیستمهای پیشرفته خطایابی نظیر سنسورهای نوری، دوربینهای پرسرعت و پردازش تصویر هوشمند، این خطاها در زمان واقعی شناسایی و اصلاح میشوند.

دستگاه جوش لیزری وینر با ترکیب فناوری‌های نوین و سیستم خطایابی هوشمند، انقلابی در صنعت جوشکاری لیزری ایجاد کرده است! این دستگاه‌ها با بهره‌گیری از سنسورهای نوری پیشرفته ,کوچکترین نقص‌های جوش مانند ترک‌های میکروسکوپی، نفوذ ناقص یا تغییرات دمایی غیراستاندارد را در لحظه شناسایی می‌کنند. ارتباط مستقیم سیستم خطایابی با دستگاه جوش لیزری وینر امکان تنظیم خودکار پارامترهایی مانند توان لیزر، سرعت حرکت و زاویه تابش را فراهم می‌سازد که نتیجه آن کاهش ۵۰٪ خطاهای تولید، افزایش سرعت عملیات و کیفیت بی‌چون وچرای اتصالات است. این هماهنگی هوشمند نه تنها هزینه‌های تعمیر و ضایعات را به حداقل می‌رساند، بلکه دستگاه جوش لیزری وینر را به انتخابی ایده‌آل برای صنایع حساسی مانند پزشکی، خودروسازی و الکترونیک تبدیل کرده است. با وینر، جوشی دقیق، مطمئن و مطابق با استانداردهای جهانی خلق کنید!