پارامترهای لیزر معمولی برای جوشکاری فویل های نازک مسی
جوشکاری لیزری فویل های نازک مسی یک فرآیند تصفیه شده است که به دلیل انعکاس و هدایت حرارتی بالای مس، نیازمند کنترل دقیق پارامترهای لیزر است. این مقاله تنظیمات رایج لیزر مورد استفاده برای جوشکاری فویل‌های مسی را که معمولاً در ضخامت‌های حدود 50 تا 500 میکرومتر هستند، توضیح می‌دهد.
طول موج لیزر و منبع لیزر
لیزرهای مادون قرمز سنتی (حدود 1000 نانومتر طول موج) نرخ جذب پایینی در مس (حدود 5 تا 6 درصد) دارند که جوشکاری فویل های نازک را چالش برانگیز می کند. در مقابل، لیزرهای دیود آبی که نزدیک به 445-450 نانومتر کار می کنند، جذب قابل ملاحظه ای بالاتری (~60-65٪) ارائه می دهند، که جفت انرژی کارآمد و ذوب فویل های مس را ممکن می سازد. لیزرهای سبز در طول تقریبی 515-532 نانومتر نیز موثر هستند و جذب بهتر و کنترل ورودی گرما را نسبت به لیزرهای مادون قرمز ارائه می دهند.
قدرت لیزر
برای جوشکاری فویل های نازک مسی، سطوح توان معمولاً بین 50 تا 300 وات با لیزرهای دیود آبی متغیر است. مطالعات نشان داده است که از حدود 200 تا 275 وات برای جوشکاری فویل هایی با ضخامت 500 میکرومتر کافی است. جذب بهبود یافته با لیزرهای آبی به این معنی است که توان کمتر می تواند با اعوجاج حرارتی کمتر به نفوذ کامل برسد.
سرعت جوش
سرعت جوش بسته به ضخامت فویل و قدرت لیزر به طور قابل توجهی متفاوت است، اما به طور کلی بین 1 میلی متر در ثانیه تا 100 میلی متر بر ثانیه است. به عنوان مثال، جوش کلیدی پایدار و رسانایی مس با ضخامت 0.2 میلی متر در سرعت های 1 میلی متر بر ثانیه تا 5 میلی متر بر ثانیه با لیزر آبی 200 وات به دست آمد. سرعت های بالاتر چند صد میلی متر در دقیقه نیز در سیستم های بهینه شده امکان پذیر است.
اندازه نقطه پرتو و فوکوس
قطر لکه های پرتو لیزر معمولی برای جوشکاری فویل مسی از 50 تا 200 میکرومتر است که یک منطقه باریک متاثر از حرارت را امکان پذیر می کند و آسیب حرارتی را کاهش می دهد. حفظ موقعیت کانونی دقیق، حوضچه مذاب پایدار و کیفیت جوش ثابت را تضمین می کند.
حالت لیزری و مدولاسیون قدرت
لیزرهای موج پیوسته (CW) معمولاً مورد استفاده قرار می گیرند، اما خروجی های لیزر مدوله شده یا پالسی می توانند با کنترل گرمای ورودی و به حداقل رساندن عیوب، کیفیت جوش را افزایش دهند. مدولاسیون سریع توان لیزر آبی در عرض میلی ثانیه سازگاری با تغییرات شرایط سطح را تسهیل می کند و تشکیل اکسید و پاشش را کاهش می دهد.
گاز محافظ
گازهای خنثی مانند آرگون یا نیتروژن به عنوان گازهای محافظ برای جلوگیری از اکسیداسیون در حین جوشکاری استفاده می شوند و از درزهای جوش تمیز و صاف اطمینان حاصل می کنند.
خلاصه پارامترهای معمولی
| پارامتر | محدوده معمولی | یادداشت ها |
|---|---|---|
| طول موج لیزر | 445 - 450 نانومتر (لیزر دیود آبی) | جذب بالا، ذوب کارآمد |
| قدرت لیزر | 50 - 275 وات | بستگی به ضخامت فویل دارد |
| سرعت جوش | 1 - 100 میلی متر بر ثانیه | با قدرت و فویل متغیر است |
| اندازه نقطه پرتو | 50 - 200 میکرومتر | باریک برای جوشکاری دقیق |
| حالت لیزری | موج پیوسته، مدوله شده | مدولاسیون ثبات را بهبود می بخشد |
| گاز محافظ | آرگون، نیتروژن | جلوگیری از اکسیداسیون |
مزایای استفاده از لیزر دیود آبی
لیزرهای آبی به طور قابل توجهی ثبات فرآیند و کیفیت جوش را هنگام کار با فویل های نازک مسی بهبود می بخشد. جذب بیشتر آنها منجر به اتصال و ذوب انرژی بهتر می شود که درزهای جوشی با استحکام مکانیکی عالی و هدایت الکتریکی ایجاد می کند. علاوه بر این، لیزرهای آبی اعوجاج گرما و مناطق متاثر از گرما را کاهش می دهند و کیفیت سطح بالایی را با حداقل پاشش و تشکیل اکسید ایجاد می کنند. این ویژگی ها برای کنتاکت های الکتریکی، اجزای باتری و برنامه های کاربردی ورق نازک حیاتی هستند.
نتیجه گیری
جوشکاری لیزری فویل های نازک مس با استفاده از لیزرهای دیود آبی یا سبز به دلیل ویژگی های جذب برتر در مس بهتر است. بهینه سازی پارامترهای کلیدی مانند توان لیزر (50-275 وات)، سرعت جوش (100-1 میلی متر بر ثانیه)، اندازه نقطه پرتو (50-200 میکرومتر)، و حفظ گاز محافظ مناسب، امکان جوش های بدون نقص و با کیفیت بالا با حداقل آسیب حرارتی را فراهم می کند. پیشرفت های مداوم در فناوری لیزر دیود آبی به گسترش کاربردها و قابلیت اطمینان در جوشکاری فویل های مسی ادامه می دهد، که برای صنایعی مانند الکترونیک و تولید باتری بسیار مهم است.
این راهنمای مختصر یک مرجع عملی برای مهندسان و تکنسین هایی است که با هدف استفاده از جوش لیزری بر روی مواد نازک مسی با منابع لیزری مدرن انجام می دهند.