Author Archives: A.Karimi

لیزر آبی صنعتی چیست و چه کاربردی دارد

لیزر آبی صنعتی چیست؟

 

یک فناوری جدید، لیزر آبی صنعتی، مونتاژکنندگان را قادر می‌سازد تا تمام مس را به سرعت و با کیفیت بالا پردازش کنند – نه فقط برای وسایل نقلیه الکتریکی، بلکه برای طیف گسترده‌ای از محصولات مصرفی و تجاری.
اصطلاح چتر “فرآوری مواد” طیف وسیعی از عملیات از جمله حکاکی، برش و روکش را توصیف می کند. با این حال، جوشکاری پیچیده ترین است. جوشکاری نیاز به تحویل انرژی کافی برای ذوب مواد یا ماده مورد نظر دارد، اما نه آنقدر که این ماده تبخیر شود یا از آسیب حرارتی رنج ببرد. به دلیل تأثیر متقابل پیچیده نیروهای مکانیکی ترمودینامیکی و سیال، فراهم کردن سطح مناسب انرژی – “منطقه طلایی” – چالش برانگیز است. لیزرها انرژی خود را بدون تماس فیزیکی بین قطعه و ابزار تحویل میدهند و به راحتی می توان آنها را برای کارهای مختلف پیکربندی کرد، بنابراین برای هر کاربر، جوشکاری گزینه جذابی میباشد. اما، لیزرهای مادون قرمز (IR) قادر به تولید جوش های مس با کیفیت بالا نیستند، بنابراین سازندگان مجبور شده اند در فکر روش های اتصال جایگزین باشند.
در سال 2017 با عرضه اولین لیزر آبی صنعتی به بازار تحول عظیمی رخ داد. در سال های بعد، قدرت و روشنایی لیزرهای آبی افزایش یافت. سپس، در آغاز سال 2020، لیزر آبی به نقطه عطفی رسید: روشنایی به اندازه کافی برای جوشکاری مس در هنگام ادغام در سیستم‌های اسکن نوری استاندارد صنعتی. این به سازندگان اجازه می دهد تا جوش لیزر آبی با سرعت بالا و کیفیت بالا را در خطوط تولید خودکار بگنجانند.

پیچیدگی جوشکاری

ساده به نظر می رسد، اما اولین گام در جوشکاری لیزری، انتقال انرژی از پرتو به ماده مورد نظر است. مقدار انرژی منتقل شده به طول موج لیزر، ترکیب ماده مورد نظر و وضعیت ماده بستگی دارد. مس جامد تنها حدود 5 درصد از انرژی لیزرهای IR معمولی را جذب می کند. این بدان معناست که مقدار زیادی انرژی اضافی به قطعه کار تحویل داده می شود که مطمئناً ناکارآمد است. اما مشکل واقعی زمانی پیش می‌آید که مس انرژی کافی برای ذوب شدن جذب کرده باشد.
مس ذوب شده انرژی IR بسیار بیشتری نسبت به مس جامد جذب می کند. با مس ذوب شده، انرژی اضافی اکنون انفجارهای مینیاتوری را در حوضچه مذاب ایجاد میکند و یکپارچگی مکانیکی و الکتریکی اتصال را تخریب می کند. برای برخی از هندسه‌های خاص، معرفی الگوهای نوردهی غیرخطی، یا “لرزش” پرتو، می‌تواند عیوب را به حداقل برساند (اگرچه از بین نمی‌برد)، اما به زمان پردازش می‌افزاید.
این مشکلات مربوط به لیزر آبی نیست. مس، نور آبی را 13 برابر بهتر از نور مادون قرمز جذب می کند. همچنین مس مایع و جامد تقریباً به میزان یکسان از نور آبی را جذب می کنند. پارامترهای نوردهی مناسب برای شروع جوش همان چیزی است که برای حفظ جوش مورد نیاز است، که ذاتا منجر به یک پنجره فرآیند گسترده برای تولید سریع جوش با کیفیت بالا می شود.

ارزش آبی

اهمیت یک پنجره فرآیند گسترده چیست؟ این بدان معناست که لیزر آبی جوش‌هایی با کیفیت بالا و سریع برای طیف وسیعی از هندسه‌ها ایجاد می‌کند. علاوه بر این، مزیت جذب مس به سایر مواد مانند آلومینیوم، فولاد، نیکل و حتی برنج نیز گسترش می یابد. بنابراین لیزر آبی نه تنها به طیف وسیعی از هندسه قطعات، بلکه طیف وسیعی از مواد را نیز نشان می دهد.

 

برای مثال، باتری‌های لیتیومی از سلول‌هایی ساخته می‌شوند که از لایه‌های زیادی از فویل‌های نازک مس و آلومینیوم تشکیل شده‌اند.

برای تولید بار، فویل ها باید توسط الکترولیت از هم جدا شوند، اما برای جمع آوری بار، انتهای فویل ها باید به هم متصل شوند. اگرچه جوش اولتراسونیک می تواند این فویل ها را جوش دهد، اما کیفیت اتصالات ضعیف است. لیزر آبی جوش
های فویل بدون عیب تولید می کند. مونتاژ لوازم الکترونیکی مصرفی چالش های مشابهی را ارائه می دهد و به اتصالات الکتریکی و مکانیکی مطمئن بین اجزای نسبتاً نازک مسی نیاز دارد. مدل های اولیه لیزر آبی با توان تولید تا 500 وات قادر به ایجاد چنین اتصالات بدون نقصی بودند.
تنها چند سال بعد، لیزر آبی می تواند قدرتی در کلاس کیلووات برای مقابله با طیف وسیع تری از هندسه ها فراهم کند. به عنوان مثال، فویل های نازک در باتری های لیتیومی به زبانه ها، زبانه ها به میله های اتوبوس و میله های اتوبوس به کیس متصل می شوند. جوشکاری اولتراسونیک به یک سر جوش منحصر به فرد برای هر فاز نیاز دارد، اما لیزر آبی می تواند تمام آن هندسه ها را تنها با یک تنظیم ساده پارامترهای نوردهی جوش دهد.
کارایی جوش لیزر آبی فراتر از سرعت و کیفیت، امکان شکل‌گیری جدید را نیز به ارمغان می‌آورد. به عنوان مثال، برخی از OEM ها از موتورهای سیم پیچ نواری کارآمد حرارتی و الکتریکی در کاربردهای وسایل نقلیه الکتریکی خود استفاده می کنند. جوشکاری لیزر آبی به سرعت اتصالات با کیفیت بالا را به صورت فشرده تولید می کند.

تولید خودکار

توان لیزر خروجی یک معیار کلیدی است، اما روشنایی لیزر مهم تر است. روشنایی معیاری برای سنجش غلظت انرژی لیزر است. این در معیاری به نام محصول پارامتر پرتو (BPP) منعکس می‌شود که اساساً حاصل اندازه فیزیکی پرتو لیزر و واگرایی زاویه‌ای است. هرچه BPP کوچکتر باشد، پرتو “سفت تر” است. اگر دو لیزر توان خروجی یکسانی داشته باشند، اما یکی دارای BPP نصف دیگری باشد، لیزر با BPP پایین‌تر سریع‌تر یا عمیق‌تر است.
در آغاز سال 2020، لیزر آبی به نقطه عطفی رسید: بیش از یک کیلووات توان خروجی با BPP 11 (میلی‌متری میلی‌رادیان) در این روشنایی، لیزر آبی اکنون می تواند مس را در صورت ادغام با سیستم های اسکن استاندارد صنعتی جوش دهد.
اکنون، روشنایی لیزر آبی از این آستانه عبور کرده است: لیزر آبی را می توان به طور یکپارچه با سیستم های اسکن ادغام کرد و ترکیبی از سرعت، کیفیت و کارایی را برای طیف گسترده ای از کاربردها به ارمغان آورد.