لیزرهای پالسی حالت جامد، نخستین منابع پرتویی بودند که در جوشکاری لیزری مورد استفاده قرار گرفتند و در کاربردهایی نظیر جوش نقطه‌ای قطعات الکترونیکی حساس و قطعات مکانیکی دقیق به کار رفتند. در واقع، همین لیزرها صنعت برش لیزری را نیز پایه‌گذاری کردند. با پیشرفت منابع تولید پرتو لیزر یا سورس لیزر و فناوری‌های هدایت پرتو، جوشکاری لیزری دچار تحولات قابل‌توجهی شد.
به‌کارگیری فناوری‌هایی همچون جوشکاری پویشی و جوشکاری رسوبی، راه را برای گسترش روش‌های جوشکاری لیزری در صنایعی نظیر خودروسازی و هوافضا هموار کرده است. در حال حاضر، با پیشرفت صنعت ورق‌کاری در کشور، استفاده از فناوری‌های مدرن برای بهبود کیفیت محصولات و کاهش هزینه‌ها و زمان فرایندها بیش از پیش حائز اهمیت است.
از آنجاکه جوشکاری در تولید محصولات فلزی نقش مهمی ایفا می‌کند، جایگزین کردن روش‌های سنتی با جوشکاری لیزری نوین، ضمن ارتقای کیفیت محصولات، نیاز به انجام عملیات پیچیده پس از جوشکاری را کاهش می‌دهد. امید است با بهره‌گیری از فناوری‌های نوین، شاهد پیشرفت روزافزون صنایع در کشور عزیزمان باشیم.
فناوری جوش لیزری از ابتدای معرفی خود تاکنون توانسته است جایگاه ویژه‌ای در صنایع پیشرفته پیدا کند. این فناوری با استفاده از پرتوی لیزر پرتوان، قطعات فلزی را با دقت بالا و کمترین تغییرات ساختاری به هم متصل می‌کند. ورود این فناوری به ایران به‌معنای تسهیل در ارتقای کیفیت محصولات تولیدی داخلی خواهد بود؛ چرا که با کاهش خطاهای انسانی و افزایش سرعت کار، زمینه برای رقابت با صنایع پیشروی جهانی فراهم می‌شود.
از سوی دیگر، دسترسی به فناوری‌های جدید جوش لیزری، امکان تحقیقات گسترده‌تر در حوزه‌های مختلف صنعتی را به دانشگاه‌ها و مراکز تحقیقاتی کشور می‌دهد. این امر نه‌تنها موجب توسعه دانش بومی خواهد شد بلکه می‌تواند زمینه صادرات و ورود ارز به کشور را نیز فراهم کند. مهم‌ترین نکته در این میان، استفاده هوشمندانه از این فناوری و بومی‌سازی آن برای شرایط خاص صنایع ایران است.
جوشکاری لیزری روتک در مقایسه با روش‌های سنتی جوشکاری، به‌دلیل تمرکز بالای پرتو لیزر و انتقال سریع انرژی به محل اتصال، دارای سرعت اجرایی بیشتری است. این به‌معنای کاهش زمان بیکار ماندن خطوط تولید و بالا رفتن نرخ خروجی محصول است. ترکیب این سرعت بالا با دقت مطلوب، فرایندهای صنعتی را به شکل چشمگیری بهینه می‌سازد.
قیمت دستگاه جوش لیزری تحت تأثیر عوامل مختلفی مانند نوع و توان لیزر، فناوری به‌کاررفته (از جمله لیزر فیبر یا Nd:YAG)، برند سازنده، امکانات جانبی و خدمات پس از فروش است. معمولاً دستگاه‌های با توان بالاتر و دقت بیشتر، هزینه‌های بالاتری دارند؛ بااین‌حال، در صنایع حساس و پیچیده، سرمایه‌گذاری در چنین دستگاه‌هایی می‌تواند مقرون به‌صرفه باشد. همچنین، پیش از خرید، بررسی نیازهای فنی، ظرفیت تولید، و مقایسۀ قیمت و خدمات شرکت‌های مختلف، موجب انتخابی بهینه و اقتصادی خواهد شد.
جوشکاری با استفاده از قوس الکتریکی، TIG یاMIG، سال‌هاست که در صنعت ایران استفاده می‌شود. هرچند این روش‌ها به‌لحاظ هزینه‌های اولیه نسبتاً پایین‌تر هستند، اما مشکلاتی همچون تولید گرمای بیش از حد، اعوجاج قطعه کار و نیاز بالا به آماده‌سازی قطعات را در پی دارند. در مقابل، جوشکاری لیزری با کنترل دقیق انرژی، باعث کاهش منطقه تحت تأثیر گرما و به حداقل رساندن عیوب سطحی می‌شود.
نسل جدید لیزرهای جوشکاری، نه تنها از قدرت و دقت بالاتری برخوردار هستند، بلکه طراحی ماژولار و انعطاف‌پذیری در انجام انواع پروژه‌های صنعتی را نیز دارند. ورود این سیستم‌ها به ایران، پتانسیل رشد در صنایعی مانند خودرو، نفت و گاز، تجهیزات پزشکی و هوافضا را افزایش می‌دهد. ارتقای کیفیت اتصالات در این صنایع، می‌تواند محصولات ایرانی را در بازارهای داخلی و خارجی رقابتی‌تر سازد.
با توجه به اینکه همواره صنعت نیاز به کاهش ضایعات و افزایش بهره‌وری دارد، تکنولوژی‌های جدید لیزرهای جوشکاری می‌توانند استانداردهای جدیدی را برای کیفیت و سرعت تولید اعمال کنند. این استانداردها در نهایت به بهبود زنجیره تأمین و افزایش رضایت مشتریان منجر می‌شود. اگر این فناوری به شکل مناسب و برنامه‌ریزی‌شده وارد چرخه تولید کشور شود، می‌توان به شکل قابل‌توجهی سهم بازار صنایع ایرانی را در سطح بین‌المللی افزایش داد.
جوشکاری لیزری در مقایسه با روش‌های سنتی، مزایای قابل‌توجهی دارد. از جمله مهم‌ترین این مزایا می‌توان به دقت بالا، سرعت زیاد و حداقل تغییرات حرارتی اشاره کرد. این ویژگی‌ها سبب می‌شود که قطعات بعد از جوشکاری کمترین اعوجاج را داشته باشند و در نتیجه کیفیت محصول نهایی به طرز چشمگیری ارتقا یابد.
علاوه بر این، در بسیاری از خطوط تولید انبوه، زمان یکی از عوامل کلیدی در کاهش هزینه‌ها و افزایش بازدهی است. جوش لیزری با کاهش چشمگیر زمان جوشکاری و نیاز کمتر به عملیات جانبی، به صنعتگران کمک می‌کند تا محصولات را در مقیاس وسیع‌تر و با هزینه پایین‌تر تولید کنند. این امر به‌ویژه در صنایع هوافضا، خودروسازی و الکترونیک اهمیت دوچندان دارد.
در مقایسه با روش‌های سنتی، جوشکاری با لیزر مزایای متعددی دارد که مهم‌ترین آن‌ها عبارت‌اند از:
در جوشکاری لیزری دو روش اصلی وجود دارد:
در این روش، پرتو لیزر به سطح قطعه تابیده می‌شود و با حرکت پرتو در طول محل اتصال، فلزات ذوب شده و با جریان یافتن مذاب، دو قطعه به هم جوش می‌خورند. در نهایت با انجماد مذاب، فرایند تکمیل می‌شود. عمق جوش در این فناوری بین چند دهم میلی‌متر تا حداکثر 1 میلی‌متر است.
از روش رسانش حرارتی معمولاً برای اتصال دیواره‌های نازک فلزی و درزهایی که در معرض دید قرار دارند – مانند جداره‌های بدنه‌ی برخی ماشین‌آلات – استفاده می‌شود.
در جوشکاری با نفوذ عمیق، چگالی توان پرتو بسیار بالا بوده (در حدود 10 کیلووات بر میلی‌متر مربع) و علاوه بر ذوب فلز، تبخیر نیز رخ می‌دهد. بخار فلز تولیدشده، فشار را بر مذاب می‌افزاید و بخشی از آن را جابه‌جا می‌کند و در نهایت، حفره‌ای باریک و عمیق به نام “حفره‌ی گداخت” شکل می‌گیرد. این حفره توسط مذاب احاطه شده و با پرتو لیزر حرکت می‌کند. مذاب پشت حفره نیز با حرکت لیزر منجمد می‌شود.
در این روش، درز جوش باریک و عمیق است و عمق جوشکاری می‌تواند تا ده برابر بیشتر از عرض آن باشد. چنانچه فاصله‌ی بین دو قطعه (گپ جوش) بیش از ۵ درصد عمق جوش باشد، مذاب توانایی پر کردن کامل درز را ندارد و استحکام جوش پایین می‌آید. در این مواقع، از سیم یا پودر جوش برای بهبود کیفیت جوش استفاده می‌شود. افزون بر پر کردن درز، ویژگی‌های متالورژیکی همچون تنش، سفتی، سختی و مقاومت خوردگی نیز با افزودن مواد پرکننده افزایش می‌یابد.
در برخی موارد، جوشکاری لیزری با روش‌هایی مانند MIG یا MAG ترکیب می‌شود تا سرعت و عمق جوشکاری ارتقا یابد و از حوضچه‌ی مذاب محافظت شود. به این رویکرد، فرایندهای هیبریدی گفته می‌شود.
انتقال دانش فنی یکی از عوامل کلیدی در موفقیت هر فناوری جدید در کشور است. برای دستیابی به این هدف، باید همکاری مؤثری میان دانشگاه‌ها، مراکز تحقیقاتی و صنعت برقرار شود. برگزاری سمینارها و دوره‌های آموزشی تخصصی، اعزام کارشناسان به مراکز پیشرفته در خارج از کشور و دعوت از متخصصان بین‌المللی برای راه‌اندازی خطوط تولید، از جمله راهکارهای عملی در این زمینه هستند.
همچنین بومی‌سازی فناوری لیزری مستلزم ایجاد و تقویت زیرساخت‌های تحقیق و توسعه است. شرکت‌های ایرانی با همکاری شرکت‌های خارجی و مشارکت در پروژه‌های مشترک تحقیقاتی، می‌توانند با فرایندها و تکنیک‌های پیشرفته جوشکاری لیزری آشنا شده و آن‌ها را مطابق نیاز صنعت داخلی تطبیق دهند. در این مسیر، حمایت دولت و نهادهای تخصصی نیز نقشی اساسی ایفا می‌کند.
فناوری خنک‌سازی در دستگاه‌های جوش لیزری، یکی از عوامل کلیدی برای حفظ پایداری و عملکرد بهینه سامانه‌ی لیزر به‌شمار می‌رود. از آنجا که عملیات جوشکاری لیزری با توان‌های بالا، حرارت قابل توجهی تولید می‌کند، مدیریت درست گرما برای جلوگیری از آسیب به اجزای حساس از جمله منبع تولید پرتو و سامانه‌های اپتیکی اهمیت دارد. در این فرایند معمولاً از خنک‌کننده‌های مایع (Water Cooling) یا سیستم‌های خنک‌سازی هوا (Air Cooling) بهره گرفته می‌شود. خنک‌کننده‌های مایع، با گردش آب در مجاری مخصوص، گرمای مازاد را از قطعات گسیل می‌کنند؛ در حالی که خنک‌سازی هوایی با عبور جریان هوا در اطراف قطعات داغ، دمای سیستم را در محدوده‌ی ایمن نگه می‌دارد. طراحی بهینه‌ی سیستم خنک‌سازی باعث تداوم تولید پرتو با کیفیت بالا، بهبود طول عمر دستگاه، و کاهش هزینه‌های نگهداری در فرایندهای جوشکاری لیزری می‌شود.
هوش مصنوعی در جوشکاری لیزری با تحلیل و پایش بی‌درنگ متغیرهای فرایند، مانند توان، سرعت و توزیع انرژی پرتو، نقش حیاتی ایفا می‌کند. الگوریتم‌های یادگیری ماشینی با جمع‌آوری داده از حسگرهای پیش، حین و پس از جوشکاری، می‌توانند الگوهای پیچیده را شناسایی کرده و در راستای بهبود کیفیت جوش و کاهش خطاهای انسانی، بهترین پارامترهای جوشکاری را تنظیم کنند. این رویکرد هوشمند، علاوه بر تضمین سرعت و دقت بالاتر در فرایند، به بهینه‌سازی مصرف انرژی و کاهش هزینه‌های تعمیر و نگهداری تجهیزات نیز کمک می‌کند.
توسعه‌ی فناوری‌های هدایت پرتو لیزر، انقلابی در دقت و انعطاف‌پذیری کاربردهای لیزری به وجود آورده است. امروزه با بهره‌گیری از سامانه‌های اپتیکی پیشرفته نظیر گالوانومترها و اسکنرهای پویشی، می‌توان پرتو لیزر را با سرعت و دقت فراوان به هر نقطه‌ی دلخواه روی قطعه کار هدایت کرد. افزون بر این، استفاده از آینه‌های متحرک با محورهای عمود بر هم، امکان کنترل هم‌زمان جهت و تمرکز پرتو را فراهم می‌سازد. ترکیب این تجهیزات با عدسی‌های فوکوس داینامیک، تغییر عمق تمرکز پرتو را در لحظه میسر کرده و دامنه‌ی وسیعی از ضخامت‌های قطعه کار را بدون تغییر مداوم فاصله‌ی هد لیزر پشتیبانی می‌کند. همچنین انتقال پرتو از طریق فیبر نوری، علاوه بر افزایش ایمنی و کاهش محدودیت‌های جا‌به‌جایی قطعه یا هد جوشکاری، موجب ایجاد انعطاف حداکثری در خطوط تولید رباتیک شده است.
از آنجایی که فناوری جوشکاری لیزری به سرعت در حال پیشرفت است، ایجاد بسترهای همکاری بین‌المللی می‌تواند نقطه عطفی در توسعه سریع‌تر و کارآمدتر این فناوری در ایران باشد. این همکاری می‌تواند در قالب سرمایه‌گذاری مشترک، تبادل دانش فنی، راه‌اندازی خطوط تولید مشترک و حتی پروژه‌های تحقیقاتی مشترک صورت گیرد.
همکاری‌های بین‌المللی همچنین موجب می‌شود که استانداردهای روز دنیا در صنایع ایرانی اجرا شوند و کیفیت محصولات صنعتی ایران ارتقا یابد. ورود تجهیزات مدرن لیزری و استفاده از تجارب متخصصان خارجی، فضایی را فراهم می‌کند تا صنایع داخلی بتوانند با سرعت بیشتری بر موانع فناورانه غلبه کنند. نتیجه نهایی این روند، افزایش توان رقابتی ایران در بازارهای جهانی خواهد بود.
با ورود تکنولوژی‌های نوین جوشکاری لیزری به ایران، آینده روشنی پیش روی صنایع داخلی قرار دارد. ارتقای سطح اتوماسیون، بالا بردن کیفیت جوش، کاهش هزینه‌های تولید و افزایش قابلیت رقابت در بازارهای بین‌المللی از جمله دستاوردهای مهم این تحول است. اجرای موفقیت‌آمیز این فناوری همچنین می‌تواند نیروی کار متخصص را ترغیب کند تا مهارت‌های جدیدی کسب کرده و در این زمینه فعالیت کنند.
در نهایت، توسعه فناوری‌های پیشرفته جوشکاری لیزری به رشد اقتصادی و صنعتی ایران کمک شایانی خواهد کرد. در صورتی که این فناوری به درستی پیاده‌سازی و مدیریت شود، نه‌تنها صنایع کلیدی کشور را به سوی خودکفایی سوق می‌دهد، بلکه با ایجاد فرصت‌های صادراتی، منجر به ارتقای جایگاه ایران در منطقه و جهان خواهد شد. موفقیت در این عرصه نیازمند برنامه‌ریزی جامع، سرمایه‌گذاری مناسب و تعامل مستمر میان نهادهای علمی، صنعتی و حاکمیتی است.