صفحه نخست » اخبار فناوری لیزر » بهبود جوشکاری لیزری با آینه های سیلیکانی
بهبود جوشکاری لیزری با آینه ­های سیلیکانی
آینه­ های میکرونی سیلیکانی که می­توانند باریکه­ های لیزری را با سرعت بسیار بالا هدایت کنند، به کاربرها اجازه می­دهند که گرما را با دقت کامل به قطعه کار منتقل کنند. اما تا­کنون این آینه­ ها به اندازه کافی قدرتمند نبوده­ اند که برای برش­کاری و جوش­کاری لیزری مورد استفاده قرار گیرند. در حال حاضر یک تیم از دو موسسه در فرانهوفر آینه­ هایی را توسعه داده ­اند که آنقدر سریع کار  می­کنند که کارهای چالش­برانگیز برش­کاری و جوش­کاری لیزری را انجام می­دهند.
آینه­ های جدید در نمایشگاه تجاری مونیخ در تاریخ ۲۲ تا ۲۵ ماه ژوئن سال ۲۰۱۵ به نمایش در خواهند آمد (­سالن B3، غرفه ۳۴۱ و سالن A3، غرفه ۱۲۱)

آینه­های سیلیکانی سریع فنری MEMS که باریکه لیزر را منحرف و هدایت می کند.

در صنایع ساخت خودرو و هواپیما، مواد مختلفی از جمله آلومینیوم و استیل مستحکم برای کاهش وزن خودرو یا هواپیما مورد استفاده قرار می­گیرند. با وجود این، اغلب این مواد کارخانه­ های سازنده را با چالش­های برش و جوش لیزری روبرو می­کند. سیستم­های فرآوری لیزری باید به صورت خاص با هر ماده مشخص تطبیق داده شوند. در بسیاری موارد، این قضیه به اپتیک مخصوصی نیاز دارد که به طور ویژه برای فرآیند معینی نصب می­شود.
گفته می­شود آینه­ های لیزری که به صورت مشترک توسط مهندسان در موسسه تکنولوژی سیلیکان فرانهوفر[۱] (ISIT) در ایتزهو[۲] و موسسه تکنولوژی مواد و باریکه فرانهوفر[۳] (IWS) در درسدن[۴] توسعه داده شده ­اند، انعطاف­پذیری بالاتری را در فرآوری لیزری ارائه می­کنند. آینه­ های میکرونی سونش شده از سیلیکان در مرکز سیستم لیزری انعطاف­ پذیر جدید قرار دارند.
این آینه­ های MEMS پایشگر، باریکه لیزر را منحرف و با دقت بالا روی قطعه­ کار هدایت می­کنند. تا­کنون امکان استفاده از این آینه­ های کوچک فقط با لیزرهای کم توان چند میلی­واتی بوده است. این توان فقط برای نمایش‌گرهای فرا نما[۵] در شیشه­های جلوی خودرو و نه برای برش و جوش لیزری، کافی بود. در توان­های بالاتر ممکن بود آینه­ ها ذوب شوند. در سایه پوشش­دهی­ های جدید محافظت­ کننده که در پروژه مشترک توسعه داده شده و یک مونتاژ ویژه، آینه ­ها اکنون قدرت تحمل­ توان­های لیزری در بازه کیلو وات – که برای فرآوری آلومینیوم یا صفحات استیل کافی است – را دارا هستند.
انعطاف­پذیری بالاتر
مزیت عمده آینه ­های نازک MEMS این است که این آینه ­ها می­توانند با سرعت فوق­ العاده زیاد به سمت جلو و عقب حرکت و نوسان کنند و به فرکانس­های تا ۱۰۰٫۰۰۰ هرتز هم برسند. این به انرژی لیزر اجازه می­دهد که خیلی بیشتر از سیستم­های لیزری معمول که دارای آینه­ های با نوسانات ۱۰۰۰ هرتز هستند، پخش و توزیع شود. لیزر، یک پروفایل انرژی مشخص در نقطه کانونی­ اش دارد و همواره همان مقدار انرژی را وارد می­کند. اگر آینه ­ها به آرامی به جلو و عقب حرکت کنند، انرژی نمی­تواند توزیع و پخش شود و به صورت موثر به ذوب شدن می­ انجامد. دکتر – مهندس آندریاس وتزیج[۶] متخصص بخش سائیدگی و برش لیزری در IWS فرانهوفر می­گوید ” نوسانات سریع باریکه لیزر به ما اجازه می­دهد که گرما را توزیع و پخش کنیم و آنرا برای کار فراوری مربوط به صورت خیلی موثرتری تنظیم کرد.”
وتزیچ همچنین گفته که ” برای نمونه مس و آلومینیوم را می­توان به هم جوش داد و گرمای وارد شده را به صورت دقیق کنترل کرد که فلز بیشتر گرم شده و مقدار بیشتری از ماده ذوب شده ایجاد شود.” همچنین آینه­ها جوش­دادن آلیاژهای آلومینیوم به یک دیگر را آسان­تر می­سازد. در حال حاضر به نظر می­رسد که جوش آلومینیم اغلب متخلخل و پر منفذ است، چراکه در حین جوشکاری مواد مشخصی از داخل آلیاژهای مذاب و حباب­های آن خارج می­شوند. با آینه ­های میکرونی، گرمای وارد شده می­تواند به گونه ­ای کنترل شود که ماده ذوب شده به صورت مایع باقی بماند. در این صورت مواد خارج شونده به صورت کامل از داخل ماده مذاب خارج می­شوند.



[۲] – Itzehoe
[۴] – Dresden
[۵]–  head-up displays
[۶]  Andreas Wetzig