مقایسه جوشکاری لیزری و جوشکاری CO2

جوشکاری یکی از فرآیندهایی است که از گذشته تا امروز دستخوش تحولات و پیشرفت‌های زیادی شده است. جوش لیزری و جوش co2 از جمله پیشرفته‌ترین این تحولات بوده‌اند و هرکدام با ویژگی‌های منحصر به فرد روی کیفیت محصول نقش بسزایی دارند. در این میان، سوال این است که بین این دو روش رایج و پرکاربرد در صنایع فلزی، کدام‌یک عملکرد بهتری دارد؟ مقایسه جوشکاری لیزری و جوشکاری CO2، نحوه عملکرد هرکدام، کاربرد و مزایای هرکدام و  اینکه کدام را برای پروژه ها انتخاب کنیم بحث امروز ماست که در این مقاله به آن پرداخته ایم.

اگر به دنبال جوشکاری سریع و مقرون ‌به‌ صرفه برای قطعات فولادی قطور و با ضخامت زیاد هستید، جوشکاری CO2 ( از زیرمجموعه‌های MIG/MAG) انتخاب مناسب است. اما اگر کیفیت جوش، دقت بالا، دفرمه نشدن قطعه و تمیزی و ظرافت کار برایتان اهمیت دارد (مثلا در صنایع پزشکی یا الکترونیک)، جوشکاری لیزری بهترین گزینه است.

در این راهنمای مقایسه‌ای، تفاوت جوشکاری CO2 و جوش لیزری را از جنبه‌های مختلف بررسی می‌کنیم تا به شما کمک کنیم در انتخاب نحوه جوشکاری متناسب با نیازتان، حرفه‌ای عمل کنید.

جوشکاری CO2 

جوشکاری CO2 یکی از زیرمجموعه‌های جوشکاری قوسی با گاز محافظ (GMAW) است که در آن از گاز دی ‌اکسید کربن به‌ عنوان گاز محافظ استفاده می‌کنند. در این روش، ناحیه جوش با یک سیم جوش مصرفی به ‌طور پیوسته تغذیه می‌شود و با ایجاد قوس الکتریکی بین سیم و قطعه کار، حرارت لازم برای ذوب فلز پایه و سیم جوش فراهم می‌شود. نقش گاز CO2 هم این است که ناحیه جوش را از تماس با گازهای مضر و آلاینده مانند اکسیژن و نیتروژن محافظت کند و اجازه ورود آن‌ها به حوضچه مذاب را ندهد. در غیر این‌صورت، جوش نهایی بی‌کیفیت و متخلخل خواهد بود و خواص مکانیکی و مقاومت آن در برابر خوردگی کاهش خواهد یافت.

مزایای جوش CO2

• نفوذ عمیق جوش: استفاده از گاز CO2 باعث می‌شود نفوذ عمیق در ناحیه هدف ممکن شود و این موضوع برای جوشکاری قطعات ضخیم حائز اهمیت است.
• هزینه پایین گاز محافظ: یکی از ارزان‌ترین گازهای محافظ، گاز دی اکسید کربن است. همین قیمت پایین آن را به گزینه‌ای اقتصادی برای بسیاری از کاربردهای صنعتی تبدیل می‌کند.

معایب و محدودیت‌های جوش CO2

• پایداری کمتر قوس: قوس الکتریکی در جوشکاری CO₂ در مقایسه با سایر گازها پایداری کمتری دارد. این مشکل ممکن است منجر به پاشش بیشتر شده و کیفیت سطحی جوش را پایین بیاورد.
• محدودیت در جوشکاری فلزات غیرآهنی: جوشکاری CO₂ به طور کلی برای فولادهای کربنی و کم‌آلیاژ طراحی شده و برای فلزات غیرآهنی مانند آلومینیوم یا مس کارایی ایدئال ندارد.

کاربردهای جوش CO2

• صنعت ساختمان سازی: برای جوشکاری قطعات اسکلت ساختمان.
• صنایع نفت، گاز و پتروشیمی: برای جوشکاری لوله‌های فولادی و اتصالات لازم در ساخت تجهیزات تحت فشار.
• صنایع کشتی‌سازی: برای جوشکاری و اتصال صفحات ضخیم فولادی در بدنه کشتی‌ها.
• تولید تجهیزات و ماشین‌آلات بزرگ سنگین: در ساخت ماشین‌آلات صنعتی و تجهیزات سنگین (به ‌دلیل مقاومت بالا و دوام جوش).

عملکرد جوشکاری با لیزر 

جوشکاری لیزری یک روش دقیق جوشکاری است که منبع حرارتی آن، پرتو لیزر با توان بالاست. در فرآیند جوش لیزری که با دستگاه جوش لیزری انجام می شود اشعه لیزر پرتوان و متمرکز شده را به سطح قطعه می‌تابانند و انرژی جذب شده باعث ذوب موضعی فلز می‌شود. پس از سرد شدن، اتصال جوش در محل مورد نظر با ظرافت زیاد شکل می‌گیرد. این پروسه می‌تواند با فلز پرکننده یا بدون استفاده از آن انجام شود. نکته قابل توجه در جوشکاری لیزری این است که منطقه متاثر از حرارت (HAZ) در آن بسیار کوچک و ناچیز است و دلیل این موضوع تمرکز و انرژی زیاد پرتو لیزر است.

مزایای جوش لیزری

• دقت و کیفیت بالا: پرتو لیزر متمرکز امکان ایجاد جوش‌های بسیار دقیق در نقاط مورد نظر را با کیفیت سطحی عالی فراهم می‌کند. این ویژگی برای قطعات حساس و با هندسه پیچیده ایدئال به حساب می‌آید.
• حفظ خواص مکانیکی و HAZ کوچک: منطقه حرارتی اطراف نقطه جوش که از حرارت تاثیر می‌گیرد و تغییر شکل می‌دهد، در این نوع جوشکاری بسیار ناچیز است. بنابراین؛ خواص مکانیکی قطعه به خوبی حفظ می‌شود.
• سرعت جوشکاری بالا: سرعت جوشکاری لیزری قابل توجه است و این ویژگی برای افزایش بهره‌وری در خطوط تولید، یک مزیت به حساب می‌آید.
• امکان جوشکاری مواد مختلف: این روش برای جوشکاری فلزات مختلف مانند فولاد، آلومینیوم، تیتانیوم و حتی فلزات ناهمگن مناسب است.
• قابلیت تنظیم خودکار: جوشکاری لیزری به ‌راحتی با دستگاه cnc  ادغام می‌شود که دقت کار و تکرارپذیری آن را افزایش می‌دهد.

معایب و محدودیت‌های جوشکاری لیزری

• هزینه اولیه بالا: قیمت دستگاه جوش لیزری، مخصوصا لیزرهای فیبری، کم نیست و برای کارگاه‌های کوچک و سفارشات محدود ممکن است اقتصادی نباشد.
• حساسیت به تنظیمات دقیق: برای دستیابی به اتصالات با کیفیت بالا، نیاز به تنظیم دقیق پارامترهای جوشکاری لیزری مانند توان لیزر، سرعت جوشکاری و فاصله کانونی است. بنابراین اپراتور باید آموزش‌دیده باشد و دانش و تجربه کافی داشته باشد.
• محدودیت در ضخامت قطعه: جوشکاری لیزری برای قطعات با ضخامت بالا (معمولا بیش از ۱۰ میلی ‌متر) به لیزر با توان بسیار بالا نیاز دارد یا باید در چندین پاس جوشکاری شود.

کاربردهای جوش با دستگاه لیزر

• تجهیزات پزشکی: برای ساخت ابزارهای جراحی و ایمپلنت‌ها که نیاز به جوش‌های تمیز و دقیق دارند.
• الکترونیک: برای اتصال قطعات کوچک و حساس با دقت بالا و میکرونی.
• صنایع انرژی: برای اتصال سلول‌های خورشیدی و باتری‌هایی که نیاز به جوش‌های دقیق و بدون کوچکترین درز دارند.

تفاوت های جوشکاری لیزری و  CO2

رشد فناوری و ظهور تکنولوژی‌های نو، باعث شده انتخاب بهترین روش جوشکاری هم چالش‌برانگیز شود. برای تشخیص روشی که روی کیفیت اتصال و بهره‌وری کل فرآیند تولید تأثیر مثبت داشته باشد، باید جوشکاری لیزری و CO2 را از نظر نیازهای صنعتی، نوع متریال و تیراژ تولید با دقت بررسی و گزینه متناسب را انتخاب کرد. در ادامه، با تفاوت‌های فنی، اقتصادی و عملیاتی این دو روش رایج آشنا شوید.

• نحوه انتقال انرژی و عمق نفوذ

جوشکاری CO2 از طریق ایجاد قوس الکتریکی کار می‌کند و به همین خاطر حرارت را در اطراف ناحیه موردنظر هم پخش می‌کند. این موضوع منجر به ناحیه حرارتی گسترده و نفوذ محدود می‌شود. در مقابل، لیزر انرژی را متمرکز و کنترل‌شده به نقطه هدف منتقل می‌کند و اطراف هدف را کمتر تحت تاثیر قرار می‌دهد.

• ساختار متالورژیکی و پایداری

در کار با دستگاه لیزر  CO2، ایجاد ترک‌های ریز، انحراف حرارت و دفرمه شدن در نواحی هدف جوشکاری، رایج است. اما ویژگی کنترل حرارت در دستگاه جوش لیزری باعث می‌شود جوشی یکنواخت‌تر با دانه‌بندی ریز و تخلخل کم داشته باشیم.

• دقت و اتوماسیون

جوشکاری CO2 وابسته به مهارت اپراتور است و دقت آن تا حد زیادی در گرو دانش و تجربه اپراتور دستگاه جوش است. در مقابل، لیزر با سیستم‌های  CNC، امکان اتوماسیون کامل را فراهم می‌کند.

• هزینه‌ها

هزینه اولیه دستگاه جوش لیزر بیشتر است، اما در تولیدات انبوه به دلیل سرعت و دقت بالاتر، استفاده از آن توجیه‌پذیر است. CO2 نیز در پروژه‌های عمومی مقرو به صرفه است.

• انعطاف‌پذیری در متریال

CO2 بیشتر برای فولاد کاربرد دارد و در متریال سبک‌تر یا ترکیبی با محدودیت در عملکرد مواجه است. اما دستگاه جوش لیزر قابلیت جوش انواع فلزات، آلیاژهای خاص و قطعات پیچیده را دارد.

جدول مقایسه CO2 با جوش لیزری

سخن آخر

جوشکاری لیزری و CO2 هر دو در صنعت جایگاه ویژه‌ای دارند، اما به خاطر تفاوت در ویژگی‌ها و مکانیزم عمل آن‌ها، انتخاب صحیح به عواملی مانند نوع قطعه، جنس متریال، دقت مورد نیاز و حجم تولید گره خورده است. اگر ظرافت و تمیزی جوش، سرعت عمل، حداقل انحراف حرارتی و قابلیت خودکارسازی فرآیند اولویت شماست، جوشکاری لیزری انتخاب ایده آلی محسوب می‌شود. در مقابل، برای پروژه‌های کم ‌تیراژ، تعمیرات عمومی یا اتصال قطعات ضخیم، جوش CO2 یک راه ‌حل اقتصادی و کاربردی است. برای مشاوره تخصصی و خرید دستگاه جوش لیزری متناسب با نیازهایتان، با نوین تاک تماس بگیرید.