اخبار - کاربردهای اصلی لیزر در صنعت

از زمان ظهور آن در دهه 1960، فناوری لیزر به دلیل چگالی انرژی بالا، جهت‌گیری خوب و قابلیت کنترل، به سرعت به ابزاری کلیدی در زمینه تولید صنعتی تبدیل شده است. در مقایسه با روش‌های سنتی پردازش مکانیکی، پردازش لیزری مزایای قابل توجهی مانند غیرتماسی بودن، دقت بالا و درجه بالایی از اتوماسیون دارد و به طور گسترده در تولید صنعتی مانند برش مواد، جوشکاری، علامت‌گذاری، سوراخکاری و تولید افزایشی استفاده می‌شود. با توجه به نوع لیزر و ویژگی‌های فرآیند آن، پردازش لیزری صنعتی عمدتاً به سه دسته تقسیم می‌شود: برش لیزری، جوشکاری لیزری و تولید افزایشی لیزری. هر روش فرآیند مکانیسم عمل و دامنه کاربرد منحصر به فرد خود را دارد.

برش لیزری

برش لیزری یکی از پیشرفته‌ترین کاربردهای لیزر صنعتی است. این فناوری از پرتو لیزر پرقدرت برای ذوب و تبخیر مواد استفاده می‌کند و با گاز کمکی برای حذف سرباره ترکیب می‌شود و برشی کارآمد و دقیق را به ارمغان می‌آورد. لیزرهای CO₂ و لیزرهای فیبری در حال حاضر تجهیزات اصلی هستند که برای برش صفحات متوسط و نازک از موادی مانند فولاد کربنی، فولاد ضد زنگ و آلیاژ آلومینیوم مناسب می‌باشند. مزایای این فناوری در شکاف باریک، منطقه تحت تأثیر حرارت کوچک، عدم نیاز به قالب و امکان تغییر سریع مسیرهای پردازش نهفته است. این فناوری به ویژه برای صنایع پر تقاضا مانند خودروسازی، پردازش ورق فلز و هوافضا مناسب است.

در تولید خودرو، از برش لیزری برای تولید قطعات مختلف از پنل‌های بدنه گرفته تا موتورها استفاده می‌شود. به عنوان مثال، لیزرهای فیبری برای برش با دقت بالا از اجزای فولادی با استحکام بالا استفاده می‌شوند و در نتیجه به سبک‌سازی خودروها دست می‌یابند.

(2) صنعت هوافضا نیز از فناوری برش لیزری، به ویژه در تولید قطعات پیچیده ساخته شده از مواد پیشرفته مانند تیتانیوم و مواد کامپوزیتی، بهره می‌برد. به عنوان مثال، لیزرهای فوق سریع می‌توانند برای برش قطعات آلیاژ تیتانیوم با اشکال پیچیده استفاده شوند، در حالی که آسیب حرارتی را به حداقل می‌رسانند و یکپارچگی ساختاری قطعات را تضمین می‌کنند و به طور قابل توجهی عملکرد و ایمنی قطعات هوافضا را افزایش می‌دهند.

جوشکاری لیزری

جوشکاری لیزری با ذوب سریع مواد فلزی با پرتو لیزر، اتصال را برقرار می‌کند که دارای نفوذ عمیق، سرعت بالا و ورودی حرارت کم است. حالت‌های جوشکاری رایج شامل جوشکاری لیزری پیوسته و جوشکاری لیزری پالسی است که برای جوشکاری دقیق صفحات نازک و سناریوهای جوشکاری با نفوذ عمیق مناسب هستند. در مقایسه با جوشکاری قوسی، درزهای جوش لیزری استحکام بالاتر و تغییر شکل کمتری دارند و در زمینه‌هایی مانند بسته‌بندی باتری، جوشکاری قطعات فولاد ضد زنگ و تولید قطعات ساختاری انرژی هسته‌ای کاربرد دارند. به ویژه در تولید باتری، جوشکاری لیزری به روش اتصال اصلی تبدیل شده است.

(1) در صنعت خودرو، از جوشکاری لیزری برای اتصال پنل‌های بدنه، اجزای موتور و سایر قطعات حیاتی استفاده می‌شود. به عنوان مثال، از لیزرهای فیبری برای جوشکاری با دقت بالا از اجزای فولادی با استحکام بالا برای تشکیل اتصالات قوی و بادوام استفاده می‌شود.

(2) در صنعت الکترونیک، جوشکاری لیزری برای اتصال با دقت بالا در قطعات کوچک و دقیق استفاده می‌شود. به عنوان مثال، لیزرهای دیودی برای جوشکاری سلول‌های باتری در باتری‌های لیتیوم-یونی استفاده می‌شوند تا از قابلیت اطمینان اتصالات الکتریکی اطمینان حاصل شود.

(3) در صنعت هوافضا، بوئینگ 787 دریم‌لاینر از فناوری جوشکاری لیزری برای اتصال آلیاژهای تیتانیوم و مواد کامپوزیتی استفاده می‌کند که به طور قابل توجهی تعداد پرچ‌ها را کاهش می‌دهد، وزن بدنه را پایین می‌آورد و راندمان سوخت را بهبود می‌بخشد.

فناوری لیزربه عنوان یکی از ارکان مهم تولید پیشرفته، دائماً در حال گسترش مرزهای کاربرد صنعتی خود است. در حال حاضر، پردازش لیزری نیز به سمت توان بالاتر، دقت بالاتر و جهت‌گیری‌های ادغام چند فرآیندی، مانند جوشکاری کامپوزیت قوس الکتریکی لیزری، میکروپردازش فوق سریع لیزری و سیستم‌های نظارت هوشمند لیزری در حال توسعه است. در آینده، با پیشرفت مداوم لیزرهای نیمه‌هادی پرقدرت، سیستم‌های کنترل هوشمند و مفاهیم تولید سبز، پردازش لیزری همچنان نقش کلیدی در تولید هوشمند، محصولات شخصی‌سازی‌شده و زمینه‌های پردازش مواد پیشرفته ایفا خواهد کرد.