نحوه تنظیم عمق نفوذ در جوش لیزر
نحوه تنظیم عمق نفوذ در جوش لیزر
مقدمه
اگر در صنعت جوشکاری لیزری فعالیت دارید، می‌دانید که عمق نفوذ یکی از حیاتی‌ترین پارامترهای تأثیرگذار بر کیفیت، استحکام و ظاهر قطعه است. تنظیم صحیح این پارامتر می‌تواند تفاوت میان یک اتصال ضعیف و یک جوش صنعتی استاندارد را رقم بزند.
عمق نفوذ در جوش لیزر چیست و چرا اهمیت دارد؟
عمق نفوذ میزان ورود انرژی لیزر به داخل قطعه و میزان ذوب‌شدگی ماده را مشخص می‌کند. هرچه عمق نفوذ مناسب‌تر باشد، کیفیت اتصال بهتر و استحکام نهایی بیشتر خواهد بود.
اهمیت تنظیم صحیح عمق نفوذ:
جلوگیری از جوش سطحی و ضعیف
جلوگیری از سوختگی یا سوراخ شدن قطعه
افزایش استحکام اتصال در قطعات صنعتی
بهبود ظاهر جوش و کاهش پاشش (Spatter)
تضمین تکرارپذیری در تولید انبوه
عوامل مؤثر بر عمق نفوذ
توان لیزر (Laser Power)
توان لیزر اصلی‌ترین عامل تعیین میزان عمق نفوذ است.
توان کم → عمق کم → اتصال ضعیف
توان زیاد → عمق زیاد → احتمال Burn-through
نکته کاربردی:
برای شروع، توان را پایین انتخاب کنید و به صورت پله‌ای افزایش دهید.
سرعت حرکت یا اسکن (Speed)
سرعت رابطه معکوس با عمق نفوذ دارد.
سرعت کمتر → انرژی بیشتر روی نقطه → عمق بالاتر
سرعت زیاد → عمق کم
یک مثال صنعتی:
در جوشکاری استیل 1 میلی‌متر، اگر سرعت از 200 به 100 میلی‌متر بر ثانیه کاهش یابد، عمق نفوذ تقریباً دو برابر می‌شود.
فوکوس و فاصله کاری (Focal Position)
فوکوس یکی از حساس‌ترین پارامترهاست.
فوکوس زیر سطح (Negative Focus) → عمق بیشتر
فوکوس بالای سطح (Positive Focus) → عمق کمتر اما عرض جوش بیشتر
تنظیم اشتباه فوکوس، رایج‌ترین علت کیفیت پایین جوش است.
قطر نقطه (Spot Size)
هرچه نقطه تابش کوچک‌تر باشد، انرژی بیشتری روی نقطه متمرکز می‌شود → عمق نفوذ افزایش می‌یابد.
اکثر اپراتورها بدون توجه به Spot Size کار می‌کنند، در حالی که همین پارامتر می‌تواند ۳۰٪ عمق را تغییر دهد.
نوع لیزر و طول موج
لیزرهای فیبر (Fiber) → عمق بیشتر، مناسب فلزات
لیزرهای CO2 → عمق کمتر، برای مواد غیر فلزی
جنس، رنگ و ضخامت متریال
جذب انرژی لیزر در متریال‌های مختلف متفاوت است.
مثلاً:
آلومینیوم → بازتاب زیاد → نیاز به توان بالاتر
استیل → جذب بهتر → توان کمتر
مس → نیازمند توان و تنظیم دقیق فوکوس
روش‌های تنظیم عمق نفوذ در جوش لیزر
تنظیم عمق با کنترل توان (Power Tuning)
پرکاربردترین و ساده‌ترین روش.
برای افزایش عمق:
توان را ۱۰ تا ۱۵ درصد افزایش دهید.
برای تولید انبوه، تغییرات باید کمتر از ۵ درصد باشد تا کیفیت ثابت بماند.
برای کاهش عمق:
توان را کاهش دهید یا از حالت Pulsed استفاده کنید.
تنظیم عمق با تغییر فوکوس
یکی از دقیق‌ترین روش‌هاست.
روش کار:
ابتدا فوکوس را روی 0 تنظیم کنید.
سپس در بازه بین -1 تا -3 میلی‌متر تست بزنید.
بهترین نقطه را ثبت کنید.
تنظیم عمق با سرعت حرکت
در صنایع باتری‌سازی و قطعات الکترونیک، تنظیم سرعت برای کنترل عمق بسیار کاربردی است.
قانون کلی:
هر ۲۰٪ کاهش سرعت → حدود ۱۵٪ افزایش عمق نفوذ
تنظیمات پیشرفته (Pulse Shaping / Waveform)
در دستگاه‌های حرفه‌ای:
Pulse Ramp-Up
Pulse Modulation
High Peak Power Mode
این موارد کمک می‌کنند:
عمق بیشتر بدون خراب شدن سطح
کنترل حرارت
کاهش Spatter
چک‌لیست کنترل کیفیت عمق نفوذ
[ ] عمق جوش حداقل ۷۵٪ ضخامت قطعه باشد
[ ] عرض جوش یکنواخت باشد
[ ] بدون حفره یا Burn-through
[ ] پاشش کم
[ ] رنگ حرارتی استاندارد
[ ] تست کشش یا خم انجام شود
اشتباهات رایج در تنظیم عمق نفوذ
استفاده از فوکوس اشتباه
افزایش بیش از حد توان
استفاده از سرعت بسیار زیاد
نادیده گرفتن Spot Size
تست نکردن قبل از تولید انبوه
کالیبره نبودن هد یا عدسی
پرسش‌های متداول
1. چرا عمق جوشم کم است؟
احتمالاً توان کم است یا سرعت زیاد است. فوکوس را نیز بررسی کنید.
2. چگونه از سوراخ شدن قطعه جلوگیری کنم؟
توان را ۱۰٪ کاهش دهید و فوکوس را صفر یا مثبت تنظیم کنید.
3. بهترین روش برای افزایش عمق چیست؟
کاهش فوکوس به مقدار منفی و افزایش توان به صورت محدود.
4. آیا نوع عدسی روی عمق تأثیر دارد؟
بله. عدسی با فاصله کانونی پایین نقطه کوچک‌تر و عمق بیشتر ایجاد می‌کند.
5. عمق بیش از حد چه مشکلاتی ایجاد می‌کند؟
احتمال سوختگی، ضعف ساختاری، اعوجاج و مصرف انرژی بیشتر
جمع‌بندی
تنظیم عمق نفوذ در جوش لیزر یک مهارت کلیدی و کاملاً تعیین‌کننده در کیفیت نهایی جوش است. با کنترل دقیق توان، فوکوس، سرعت و Spot Size می‌توانید نتیجه‌ای پایدار، عمیق و استاندارد به دست آورید.
اگر هدف شما تولید حرفه‌ای، دقیق و کم‌خطاست، پیشنهاد می‌شود هر بار قبل از شروع تولید، با استفاده از جدول‌ها و چک‌لیست ارائه‌شده، تست‌های کوچک انجام دهید و پارامترهای نهایی را ثبت کنید