لیزر یک دسته اشعه موازی شده و پیوسته از جنس نور می باشد که تمام این اشعه دارای طول موج واحدی می باشد. البته این اشعه با اشعه نوری ناپیوسته ای که از خورشید تشعشع می کند بسیار متفاوت است. نور خورشید دارای طول موج های بسیار متفاوت و متنوع می باشد که در تمام جهات منتشر می شود. نور با طول موج های متفاوت می تواند روی یک نقطه مادی متمرکز شود و انرژی خود را به صورت انرژی حرارتی آزاد کند. اشعه لیزر یک اشعه به شدت موازی شده و کوهرنت می باشد که هر چه موازی تر و پیوسته تر باشد در نقطه کوچک تری می تواند متمرکز شود و انرژی حرارتی بیشتری را نیز تولید می کند.
این ویژگی اشعه لیزر باعث تقویت ایده استفاده از آن در جوشکاری به عنوان یک منبع منحصر به فرد انرژی شد. جوشکاری با اشعه لیزر یکی از جدیدترین تکنیک های جوشکاری است که در صنعت مورد استفاده قرار می گیرد. این فرآیند برای ساخت و تولید برخی قطعات صنعتی شرایطی را فراهم آورده است که تا قبل از آن، ساخت این قطعات غیر ممکن و یا بسیار مشکل بوده است. این فرآیند یک فرآیند جوشکاری ذوبی می باشد هر چند از نظر نوع تجهیزات و نوع فرآیند با فرآیند های جوشکاری ذوبی معمولی بسیار متفاوت است. با یک سری تغییرات و تجهیزات اضافی، می توان از لیزر برای برشکاری نیز با دقت و سرعت بسیار بالا استفاده نمود. اولین دستگاه های جوش لیزر که ساخته شدند به ندرت مورد استفاده قرار می گرفتند و تنها در جاهایی از آنها استفاده می شد که چاره ای جز استفاده از آن نداشتند. علت این امر مشکل بودن استفاده از دستگاه، بالا بودن هزینه، عدم وجود امکانات ایمنی و عدم دسترسی به اپراتور ماهر و کارآمد بود. اما به مرور زمان علم و تکنولوژی لیزر پیشرفت کرد و دستگاه های بسیار پیشرفته ای ساخته شدند و دامنه استفاده از لیزر به طور چشم گیری افزایش یافت.
1-1 مقدمه 12
1-2 تاریخچه لیزر 13
1-3 همدوسی لیزر 15
1-4 تولید اشعه لیزر 17
1-5 اصول فرایند جوشکاری با لیزر 21
1-6 موارد کاربرد جوش لیزر 23
2-1 لیزر حالت جامد 27
2-2 لیزرهای گازی 32
2-3 دیود لیزرها 36
3-1 توان پرتو لیزر 38
3-2 قطر پرتو لیزر 39
3-3 قابلیت جذب پرتو 41
3-4 سرعت عبور پرتو 43
3-5 گاز محافظ 44
4-1 عوامل موثر در انتخاب لیزر مناسب 46
4-2 جوشکاری فولادها 49
4-3 جوشکاری آ لومینیم و آلیاژهای آن 50
4-4 جوشکاری تیتانیم و آلیاژهای آن 51
5-1 عوامل موثر در انتخاب لیزرهای توان پایین 53
5-2 نکات مهم دراستفاده از لیزرهای توان پایین 54
6-1 چکیده 57
6-2 چیدمان آزمایش 57
6-3 بررسی نتایج آزمایش 59
7-1 چکیده 68
7-2 مقدمه 68
7-3 مواد و وسایل و روش های آزمایش 69
7-4 نتایج و بحث 71
8-1 مزایای فرایند جوشکاری با اشعه لیزر 79
8-2 معایب فرایند جوشکاری با اشعه لیزر 81
8-3 مسائل ایمنی استفاده از لیزر 82
9-1 تعیین المان و خواص مواد 84
9-2 مدل سازی هندسی 84
9-3 مش زنی (ساختن مدل اجزا محدود) 86
9-4 اعمال شرایط مرزی و نیروها 88
9-5 تنظیمات حل و گرفتن نتایج مورد نیاز 89
نتیجه گیری و پیشنهادات (102-100)
1 - نور همدوس و ناهمدوس 15
2 - اجزای اصلی لیزر ساده 19
3 - تابش تحریک شده فوتونها که با یک اتم تحریک شده برخورد می کند و منجر به آزادی فوتون قبل از تابش خود به خودی می شود 20
4 - بازتاب فوتونها توسط آینه ها به منظور افزایش طول مسیر برای تابش تحریک شده و در نتیجه افزایش توان پرتو لیزر 20
5 - مقطع مدهای اصلی پرتوی لیزری 21
6- یاتاقان هیدرولیکی قسمت جلو برنده موشک که با اشعه لیزرجوش کاری می شود.. 25
7- وقتی که نور در دستگاه لیزر توسط کوانتومها تولید شد با رفت و برگشت بین آینه ها متمرکز می شود. 28
8- طرح شماتیک لیزر Nd:YAG 32
9- طرح شماتیک یک لیزر CO2 با جریان محوری 34
10- طرح شماتیک یک لیزر CO2 با جریان متقاطع 35
11- تصویر چیدمان آزمایشگاهی مورد استفاده در جوشکاری لیزری 58
12- تغییرات عمق نفوذ جوش بر حسب پهنای پالس لیزر 60
13- عمق نفوذ جوش در پهنای پالس لیزر 61
14- تصویر همپوشانی پالسهای لیزر 64
15- نتایج آزمایشهای تنش - کرنش 65
16- تصویر نمونه ای قطعه ای که تحت آزمایش تنش-کرنش قرار گرفته است. 66
17- تصویری از چیدمان استفاده شده در آزمایش های جوش لیزری 71
18- نمونه ای از بیناب نشری پر پلاسمای ناشی از جوش لیزری 72
19- تغییرات دما و انحراف معیار دما بر حسب تغییرات پهنای پالس 74
20- تغییرات دما و انحراف معیار دما بر حسب تغییرات گاز محافظ 74
21- تغییرات دما و انحراف معیار دما بر حسب تغییرات شارش گاز 76
22-مدل سازی هندسی 85
23-مش زنی 86
24- اعمال شرایط مرزی و نیروها 89
25- حالت های مختلف کرنش در اثر اعمال شرایط مرزی و نیروها 90
26- حالت های مختلف تنش در اثر اعمال شرایط مرزی و نیروها 95