در فرایند جوشکاری لیزری دستی (Handheld Laser Welding)، کیفیت نهایی گرده جوش، پایداری حوضچه مذاب و عدم ایجاد نفوذ ناقص، وابستگی مستقیمی به انتخاب دقیق قطعات مصرفی تورچ دارد. انواع نازل دستگاه جوش لیزری به عنوان آخرین قطعه هدایتکننده گاز محافظ و سیمجوش، نقش کلیدی در تمرکز انرژی و شکلدهی به اتصال ایفا میکنند. در این مقاله به بررسی تخصصی ساختار، کاربری نازلهای مختلف و نحوه عملکرد لنزهای محافظ و فوکوس میپردازیم.
۱. نقش فنی نازل در تورچ جوشکاری لیزری
نازلها عموماً از جنس برنج یا مس تلوریم با هدایت حرارتی بالا ساخته میشوند. وظایف اصلی نازل عبارتند از:
هدایت گاز محافظ (Shielding Gas): تزریق یکنواخت گاز آرگون یا نیتروژن جهت جلوگیری از اکسیداسیون حوضچه مذاب.
کالیبراسیون و هدایت سیمجوش (Wire Feeding): تثبیت موقعیت سیمجوش نسبت به نقطه فوکوس اشعه.
حفظ فاصله استاندارد (Standoff Distance): ایجاد فاصله مکانیکی ایمن بین نازل و نازلگیر جهت جلوگیری از پاشش فلز مذاب (Spatter) به سمت لنز محافظ.
۲. دسته بندی و بررسی انواع نازل دستگاه جوش لیزری
نازلهای تورچ لیزری بر اساس نوع اتصال (تخت، کنج داخلی، کنج خارجی)، فرآیند کاری (جوشکاری، برش یا تمیزکاری) و استفاده یا عدم استفاده از وایرفیدر یا همان سیمجوشگیر طراحی میشوند:
نازل سری AS (دهانه مستقیم): مخصوص جوشکاری تخت و لب به لب همراه با سیمجوش ۱.۰ تا ۱.۶ میلیمتر.
نازل سری BS (دهانه زاویهدار): مخصوص جوشکاری کنج داخلی و اتصال ۹۰ درجه همراه با سیمجوش.
نازل سری CS (دو پره و V شکل): مخصوص تثبیت سیمجوش روی کنج خارجی و شیارهای V شکل.
نازل سری C و CT (مخروطی بدون شیار): مخصوص جوشکاری تکپاس بدون سیم و برشکاری سبک.
نازل زنگزدا و کلینینگ: دارای دهانه عریض جهت زنگزدایی، رنگبرداری و چربیزدایی سطح بدون نیاز به سیمجوش (همراه با لنز F800).
نازل برش: دارای خروجی سوزنی و باریک برای برشکاری ورقهای فلزی نازک.
نام/کد نازل | شکل ظاهری / ویژگی | نوع کاربری و زاویه جوش | نحوه تغذیه سیمجوش |
|---|---|---|---|
نازل سری AS | دهانه مستقیم و سطح مقطع گرد | جوشکاری تخت (Butt Joint) و لب به لب | مناسب برای جوشکاری با وایرفیدر (سیم ۱.۰ تا ۱.۶) |
نازل سری BS | دهانه زاویهدار و لبهدار | جوشکاری کنج داخلی (Fillet Joint / T-Joint) | هدایت سیمجوش در زوایای ۹۰ درجه داخلی |
نازل سری CS | دو پره / V شکل (V-Notch) | جوشکاری کنج خارجی (Outer Corner) | تثبیت کامل سیمجوش روی شیار خارجی |
نازل C / CT | مخروطی بدون شیار سیم | جوشکاری تکپاس بدون سیم و برشکاری سبک | بدون نیاز به سیمجوش |
نازل برش (Cutting) | خروجی سوزنی و باریک | برشکاری ورقهای فلزی نازک با تورچ جوش | بدون سیمجوش |
معرفی نازل زنگزدا و کلینینگ
زمانی که تورچ برای فرآیند تمیزکاری لیزری تنظیم میشود، از نازل زنگزدا استفاده میگردد. این نازل دارای دهانهای عریض است که به پرتو لیزر اجازه میدهد تا در عرضهای بالا بین ۲۰ تا ۸۰ میلیمتر نوسان داشته باشد. نازل زنگزدا ذرات اکسید، زنگزدگی، رنگ و چربی را بدون سوختگی عمیق از روی سطح فلز پاک کرده و با هدایت جریان هوا یا گاز، دود ناشی از فرآیند را از اپتیک دور میکند.
جهت بررسی قابلیت جوشکاری نازلها روی آلیاژهای مختلف، مطالعه مقاله بررسی متریالهای مناسب برای جوشکاری با دستگاه لیزر پیشنهاد میشود.
۳. بررسی کاربرد لنز فوکوس کلینینگ و لنز محافظ
علاوه بر انواع نازل دستگاه جوش لیزری، سیستمهای اپتیکی داخل تورچ نقش تعیینکنندهای در هدایت پرتو دارند.
لنز فوکوس تمیزکاری (Focusing Lens Set M23 D20 F800)
این لنزها با قطر ۲۰ میلیمتر و فاصله کانونی F800 میلیمتر، مخصوص تغییر کاربری تورچ از حالت جوشکاری به حالت تمیزکاری لیزری (Laser Cleaning) هستند. فاصله کانونی بلند F800 باعث عریض شدن عرض پرتو (Scan Width) شده و امکان زنگزدایی، چربیزدایی و رنگبرداری از سطوح فلزی را بدون سوزاندن عمقی فلز پایه فراهم میکند.
لنز محافظ (Protective Window)
لنز محافظ یک پنجره کوارتزی با پوشش ضد بازتاب (AR Coating) است که جلوی لنز اصلی فوکوس قرار میگیرد. این لنز از ورود دود، گرد و غبار و پاششهای فلزی به مجموعه اپتیک داخلی تورچ جلوگیری میکند.
راهنمای کاربردی انتخاب نازل بر اساس هندسه و زاویه اتصال
انتخاب هندسه صحیح نازل مسی در جوشکاری لیزری دستی مستقیم بر کیفیت، پهنای حوضچه مذاب و هدایت دقیق سیمجوش تأثیر میگذارد. مطابق تصویر فوق، برای اتصالات خطی و لبه روی هم (Lap Joint) از نازلهای مستقیم یا لبهدار استفاده میشود تا گاز محافظ بهطور یکنواخت سطح جوش را بپوشاند. در اتصالات گوشه درونی (Fillet Joint) و گوشه بیرونی (Outer Corner)، نازلهای زاویهدار و دو پره (سریهای BS و CS) بیشترین کارایی را دارند؛ زیرا طراحی V شکل دهانه نازل روی درز اتصال قفل شده، از لغزش تورچ جلوگیری میکند و سیمجوش را دقیقاً در مرکز خط جوش هدایت مینماید. برای اتصالات لبه به لبه نیز نازلهای مخروطی یا پایه مستقیم با تمرکز بالای پرتو، بهترین گزینه محسوب میشوند.
۴. نکات کلیدی در نگهداری قطعات مصرفی تورچ
برای افزایش طول عمر انواع نازل دستگاه جوش لیزری و جلوگیری از سوختن لنزهای اپتیکی، رعایت موارد زیر الزامی است:
تمیزکاری دورهای نازل: جرقه و ذرات ذوبشده چسبیده به دهانه نازل را با برس برنجی پاک کنید.
بررسی روزانه لنز محافظ: در صورت مشاهده هرگونه سوختگی یا نقطه سیاه روی لنز محافظ، بلافاصله آن را تعویض کنید تا از آسیب به سورس لیزر و لنز فوکوس جلوگیری شود.
تنظیم دقیق نازلگیر: نازل را طوری ببندید که اشعه لیزر دقیقاً از مرکز سوراخ نازل خارج شود و با بدنه برنجی برخورد نداشته باشد.
جهت جلوگیری از خطرات تابش اشعه و حفظ سلامت اپراتور، مطالعه مقاله نکات ایمنی هنگام کار با دستگاه جوش لیزری توصیه میگردد
