جوشکاری لیزری به دلیل سرعت بالا و دقت بینظیر، انقلابی در صنایع مدرن ایجاد کرده است. با این حال، دستیابی به یک اتصال بدون نقص نیازمند تنظیم دقیق فاکتورهای متعددی است. کوچکترین انحراف در توان، سرعت یا گاز محافظ میتواند کیفیت کار را بشدت کاهش دهد. در این راهنمای جامع، به عیبیابی دقیق و رفع مشکلات جوش لیزری پرداختهایم تا بتوانید ۱۰ خطای رایج کارگاهی را بهسادگی برطرف کنید.
شناسایی و رفع عیب جوش لیزری در هنگام کار
۱. پاشش جوش (Spatter)
پاشش به پرتاب شدن ذرات فلز مذاب به بیرون از حوضچه جوش گفته میشود که علاوه بر خراب کردن ظاهر قطعه، به نازل دستگاه نیز آسیب میزند.
- علت ایجاد: بالا بودن بیش از حد توان لیزر، سرعت نامناسب یا فشار زیاد گاز محافظ که باعث تلاطم در حوضچه مذاب میشود.
- راهکار رفع مشکل: برای رفع مشکلات جوش لیزری در حوزه پاشش، توان لیزر (Power) را کمی کاهش دهید، قطر پرتو (Spot Size) را بزرگتر کنید تا چگالی انرژی تعدیل شود و فشار گاز را در حد بهینه تنظیم کنید
۲. موجدار شدن یا ناهمواری سطح جوش لیزری (Humming)
در این حالت، سطح خط جوش به جای یکدست بودن، دارای ناهمواریهای متناوب، موجهای بزرگ یا الگوی تسبیحیشکل میشود.
- علت ایجاد: سرعت جوشکاری بیش از حد بالا در ترکیب با توان نامناسب، که پایداری هیدرودینامیکی حوضچه مذاب را برهم میزند.
- راهکار رفع مشکل: جهت رفع مشکلات جوش لیزری در این بخش، سرعت حرکت دست یا ربات را کاهش دهید و فرکانس وابل (Wobble Frequency) را تنظیم کنید تا توزیع حرارت یکنواخت شود.
۳. نفوذ ناقص (Incomplete Penetration)
زمانی رخ میدهد که عمق ذوب خط جوش کمتر از ضخامت مورد نظر طراحی باشد و ریشه اتصال ذوب نشود.
- علت ایجاد: توان پایین لیزر، سرعت بسیار بالای حرکت، یا تنظیم نبودن فاصله فوکوس روی قطعه کار.
- راهکار رفع مشکل: توان لیزر را افزایش دهید، سرعت حرکت را کم کنید و موقعیت فوکوس (Focus Position) را دقیقاً روی سطح یا کمی داخل قطعه (فوکوس منفی) تنظیم کنید.
۴. سوختگی کناره جوش (Undercut)
ایجاد یک شیار یا گودی ممتد در لبههای خط جوش که ضخامت موثر قطعه کار را کاهش میدهد.
- علت ایجاد: سرعت بیش از حد جوشکاری یا زاویه نامناسب نازل، که فرصت کافی برای پر شدن لبهها توسط فلز مذاب را نمیدهد.
- علت ایجاد: بالا بودن بیش از حد توان لیزر، سرعت نامناسب یا فشار زیاد گاز محافظ که باعث تلاطم در حوضچه مذاب میشود.
- راهکار رفع مشکل: برای رفع مشکلات جوش لیزری در حوزه پاشش، توان لیزر (Power) را کمی کاهش دهید، قطر پرتو (Spot Size) را بزرگتر کنید تا چگالی انرژی تعدیل شود و فشار گاز را در حد بهینه تنظیم کنید
۵. تخلخل و وجود حفره (Porosity)
تخلخل یعنی به دام افتادن گازها در داخل فلز جوش در حین انجماد که به صورت حبابهای ریز یا درشت، استحکام مکانیکی اتصال را از بین میبرد.
- علت ایجاد: وجود آلودگی (روغن، زنگزدگی یا رطوبت) روی سطح فلز، یا دبی نامناسب گاز محافظ.
- راهکار رفع مشکل: پیش از شروع، سطح قطعات را کاملاً چربیزدایی و تمیز کنید. همچنین از تکنیک نوسان پرتو (Wobbling) استفاده کنید؛ این قابلیت با ایجاد حرکت جارویی، حوضچه مذاب را آرام کرده و به گازهای به دام افتاده فرصت خروج میدهد.
۶. ترکخوردگی (Cracking)
ترکها میتوانند در حین انجماد (ترک گرم) یا مدتی پس از آن (ترک سرد) ایجاد شوند و خطرناکترین عیب در قطعات تحت فشار هستند.
- علت ایجاد: تنشهای پسماند بالا، سرعت سرمایش بسیار سریع، یا عدم استفاده از فیلر در آلیاژهای حساس (مانند برخی گریدهای آلومینیوم).
- راهکار رفع مشکل: استفاده از سیم جوش (Filler Wire) متناسب با آلیاژ پایه، کلید اصلی حل این چالش است. همچنین قطعات را کمی پیشگرم (Preheating) کنید تا سرعت سرد شدن کاهش یابد.
۷. ذوب ناقص لبهها (Lack of Fusion)
عدم اتصال متالورژیکی کامل بین فلز جوش و فلز پایه، یا بین پاسهای مختلف جوشکاری.
- علت ایجاد: انحراف پرتو لیزر از خط اتصال (Misalignment) یا پهنای کمِ پرتو لیزر.
- راهکار رفع مشکل: برای رفع مشکلات جوش لیزری مرتبط با ذوب لبهها، دقت سیستم هدایت (CNC یا روبات) را بررسی کنید. همچنین پهنای وابل (Wobble Width) را کمی افزایش دهید تا عرض خط جوش بیشتر شده و لبهها کاملاً ذوب شوند.
۸. اکسیداسیون و تغییر رنگ شدید (Oxidation)
تغییر رنگ جوش به سیاه، قهوهای تیره یا آبی تیره در فلزاتی مانند استیل و تیتانیوم، نشاندهنده اکسید شدن شدید در دمای بالا است.
- علت ایجاد: قطع زودهنگام، دبی کم یا ناخالصی گاز محافظ (مانند آرگون).
- راهکار رفع مشکل: جریان گاز پس از قطع لیزر (Post-flow Gas) را افزایش دهید تا قطعه تا زمان خنک شدن تحت پوشش گاز باشد. از خلوص گاز محافظ (حداقل ۹۹.۹۹٪) مطمئن شوید.
۹. تغییر شکل و تاببرداشتگی قطعه (Distortion)
پیچیدگی، تاب برداشتن و دفرمگی قطعه کار پس از پایان فرآیند جوشکاری.
- علت ایجاد: فیکسچرینگ (تثبیت) ضعیف قطعات یا اعمال حرارت متمرکز و غیریکناخت.
- راهکار رفع مشکل: از فیکسچرهای محکم و قالبهای پنوماتیک یا مغناطیسی برای نگه داشتن قطعات استفاده کنید. تکنیک جوش خالجوش (Tack Welding) را قبل از جوشکاری پیوسته در فواصل مشخص اجرا کنید.
۱۰. شکنندگی در ناحیه مجاور جوش لیزری (HAZ Embrittlement)
ضعیف شدن خواص مکانیکی و ترد شدن ناحیه تحت تأثیر حرارت که میتواند منجر به شکست ناگهانی قطعه تحت بار شود.
- علت ایجاد: ورود بیش از حد حرارت (Heat Input) و ماندن طولانیمدت فلز در دمای بالا که باعث رشد بیش از حد دانههای کریستالی میشود.
- راهکار رفع مشکل: سرعت جوشکاری را افزایش داده و توان را متناسب با آن بالا ببرید تا کل انرژی ورودی کاهش یابد. استفاده از حالت پالسی (Pulse Mode) به جای حالت مداوم نیز بسیار موثر است.
جدول عیبیابی جوش لیزری و رفع مشکلات آن
نوع عیب جوش | علت اصلی احتمالی | سریعترین راه حل فنی |
|---|---|---|
پاشش شدید | توان بالا / فشار گاز زیاد | کاهش توان لیزر و تنظیم مجدد خروجی گاز |
تخلخل و حباب | آلودگی سطح / نقص گاز | تمیزکاری با حلال + فعال کردن قابلیت Wobble |
ترک خوردگی | تنش حرارتی / سرعت سرد شدن بالا | پیشگرم کردن + استفاده از سیم جوش مناسب |
ناهمواری و موج | سرعت حرکت بسیار بالا | کاهش سرعت خطی و تنظیم فرکانس نوسان |
سوختگی لبه | سرعت بالا / زاویه غلط نازل | کاهش سرعت جوشکاری و استفاده از فیلر |
