جوشکاری لیزری (Laser Welding) از جمله روش های نوین جوشکاری های ذوبی می باشد. سرعت و ظرفت بالا و دقت بسیار، از جمله عواملی است که کاربرد این فرآیند جوشکاری را در صنایع مختلف گسترش داده است. با تابش اشعه پر انرژی لیزر به سطح مورد نظر، حرارت مورد نیاز برای ایجاد حوضچه مذاب و انجام فرآیند اتصال فراهم می گردد.
لیزرها
لیزرها دستگاههایی هستند که تابش همدوس یا تقویت تابش در بسامدهایی در ناحیه مادون قرمز، مریی یا فرابنفش طیف موج الکترومغناطیسی را ایجاد میکنند.
مولفه های اساسی یک لیزر
مولفه های اساسی یک لیزر به قرار زیر است :
الف) محیط فعال شامل مجموعه مناسبی از اتمها، مولکولها، یونها و یا نیمرساناها.
ب ) فرآیند دمش که قادر است این اتمها و یا مولکولها را به ترازهای با انرژی بالاتر تحریک سازد.
ج ) عناصر بازخور مناسب که به باریکه تابش اجازه میدهد که در محیط فعال نوسان کند (به این امر نوسان لیزر میگویند) و یا آنکه باریکه از محیط فعال یک بار بگذرد (که به آن تقویت تک عبور میگویند) و ممکن است تعداد عبورها زیادتر شده به آن تقویت دو عبور، سه عبور و … میگویند. عناصر بازخور در واقع از دو آینه تشکیل شده است.
یک آینه (آینه انتهایی) تمام بازتابنده است و آینه دیگر نیمهشفاف است. با رفت و بازگشت باریکه بین دو آینه، هر بار عمل تقویت برای باریکه حاصل شده و هنگامی که بهره سیستم از کل تلفات بیشتر گردد، عمل لیزر آغاز میشود و خروجی لیزر را از طرف آینه نیمهشفاف دریافت میدارند.
تاریخچه لیزر
لیزرها بر اساس اصل کلی که در بسامدهای میکروموج اختراع گردیده بود و به آن میزر (تقویت میکروموج توسط گسیل تابش القایی) گفته میشد، کار میکنند. وقتی طول موج نوسان به ناحیه بسامدهای اپتیکی میرسد، طبیعتاً به آن لیزر (تقویت نور توسط گسیل تابش القایی) گفته میشود.
اختراع اولین لیزر به سال ۱۹۶۰ توسط تئودور مایمن بازمیگردد و آن یک لیزر یاقوت است که با لامپ درخش فعال میشود. جالب است بدانیم که امروزه لیزرهای حالت جامد (نظیر یاقوت، نئودیمیوم یاگ) نیز کم و بیش به صورت همان تکنیک قدیمی خود کار میکنند. روش دمیدن محیط فعال از طریق اپتیکی است. البته حضور لیزرهای نیمرسانا و تابش انها در ناحیه جذب شدید بلورهای لیزر، تکنولوژی بسیار جدید امروزی را که دمش لیزرهای حالت جامد توسط لیزرهای نیمرساناست متحول ساخته است.
این لیزرها که با باریکه لیزرهای نیمرسانا دمیده میشوند، بسیار کوچک و قابل حمل و کم مصرف و با بازدهی بالایی هستند. حتی در این خصوص پا فراتر گذاشته شده است و لیزرهای پرقدرت که در حجم کوچک ساخته میشوند قادر به تولید باریکههای پرتوان برای مصارف صنعتی میباشند.
برندگان جایزه نوبل در زمینه لیزر
دانشمندان بسیار زیادی در چند دهه گذشته در اهداف مرتبط با فیزیک که به نحوی با لیزر سر و کار پیدا میکند موفق به دریافت جایزه نوبل شدهاند. در اینجا اسامی چند دانشمند که مستقیماً در ارتباط با لیزر جوایز نوبل را دریافت کردهاند را ذکر خواهیم نمود.
– چارلز اچ تاونز به خاطر اختراع میزر آمونیاک (۱۹۶۴).
– نیکلا جی باسوف، و الکساندر پروکرف برای سهم خود در میزرها و لیزرها (۱۹۶۴).
– دنیس گابور ، برای ارائه تصاویر سه بعدی (هولوگرافی) (۱۹۷۱).
– نیکلاس بلومبرگن و آرتورشالو برای سهم آنها در میزر سه ترازی، اپتیک غیرخطی و اسپکتروسکپی لیزری (۱۹۸۱).
– احمد ذویل (که دانشمند مصری است) برای کاربرد لیزر در شیمی (۱۹۹۹).
از سایر فعالیتهای اساسی در زمینه لیزر میتوان از اختراع پرفسور علی جوان، دانشمند ایرانی به خاطر اولین لیزر گازی هلیوم نئون و سی.ک.ان پاتل (دانشمند هندی) برای اختراع لیزر CO2 نام برد.
با وجودی که از اختراع لیزر بیش از ۴۰ سال (و نزدیک به نیم قرن) میگذرد، لیزرها به صورت ابزارهایی کاملاً توسعه یافته برای تولید باریکه نور همدوس درآمدهاند. گسترش کاربردهای آن بسیار وسیع بوده و در تمام شئون زندگی بشری، از جراحیهای ظریف گرفته تا صنعت، مسائل دفاعی و حتی خرید از فروشگاهها قابلیت خودرا نشان دادهاند. بنابراین میتوان ادعا کرد که کاربردهای آن در آینده وسیعتر شده و جایگاه لیزر و اهمیت آندر اجتماع و زندگی انسانها روز به روز ملموستر خواهد شد.
فهرست مطالب
مقدمه
لیزرها
مولفه های اساسی یک لیزر
تاریخچه لیزر
مفاهیم اساسی لیزر
گسیل القایی
جمعیت معکوس
چگونگی ایجاد جمعیت معکوس
انواع لیزرها
لیزرهای حالت جامد
یونهای خاکی نادر
یونهای آکتاناید
لیزرهای حالت جامد کوکپذیر (قابل تنظیم طول موج)
الکساندریت
سیستمهای دمش نوری در لیزرهای حالت جامد
لیزرهای رزینهای (مایع رنگین)
لیزرهای گازی
تحریک برخورد الکترونی
لیزر آرگون یونی (Ar II)
لیزرهای یونی پالسی
لیزرهای یونی موج پیوسته
لیزر He-Ne
لیزر بخار مس
لیزر گازکربنیک (لیزر CO2)
لیزر نیتروژن (N2)
لیزرهای اگزایمر
لیزرهای شیمیایی
لیزرهای نیمرسانا
لیزرهای الکترون آزاد
جوشکاری با قوس پلاسما
مزیت جوشکاری با قوس پلاسما
برشکاری با قوس پلاسما
جوشکاری لیزری
جوشکاری ( جوش زیر پودری )
جوشکاری با اشعه لیزر
طراحی اتصال در جوشکاری لیزر
مزایای جوشکاری لیزر
موارد استفاده اشعه لیزر
کاربرد لیزر در صنعت چیست؟
اجزای اصلی در یک لیزر
اصول کار لیزر