تعمیر قالب با جوشکاری لیزری بخش اول
فرآیند جوشکاری هسته‌ای در تعمیر قالب های تزریق پلاستیک در صنعت مورد استفاده قرار می گیرد.
از دهه ۷۰ میلادی، صنعت هسته‌ای از جهش نئودیمیوم، یتریوم، آلومینیوم، گارنت (Nd:YAG) (neodymium-yttrium-aluminum-garnet) در فرآیند جوشکاری لیزری استفاده می کنند تا در اتصال قطعات پیچیده و حساس به گرما از آنها بهره ببرند. چگالی انرژی بالای این فرآیند ،منجر به ایجاد پیوند جوشکاری در دمای کم می شود که در صنعت امروزی مورد استفاده قرار می گیرد. امروزه، از این تکنولوژی در تعمیر قالب ها بهره گرفته می شود.
انجام تعمیر قالب با مطرح شدن سوال “آیا فکر می‌کنید می توان قالب های فولادی را با فرآیند جوش لیزری یا پرکننده های دیگر تعمیر کرد؟” آغاز می شود، جواب: “در ارتباط با پرکننده های قطر کم هیچ مشکلی وجود ندارد و سال ها از اضافه کردن مواد پر کننده در افزایش قابلیت جوشکاری موادی که در اسلحه سازی استفاده می شود ، بهره گرفته شده است.”
صنعت قالب سازی این فرآیند را پذیرفته است و در پنج سال گذشته، بیش از ۳۵۰۰ قالب در کارگاه های قالب سازی با موفقیت تعمیر شده و مورد استفاده قرار گرفته اند. از دو دستگاه چند پالسی، کاملا اتوماتیک با ۴ قابلیت حرکت اتوماتیک در ۴ محور و ۲ سیستم تک پالسی با کنترل دستی در تعمیر قالب ها مورد استفاده قرار می گیرد.
فرآیند جوش لیزر با Nd:YAG پالسی، به فرآیندی الحاق می شود که در آن، جایگذاری مواد پرکننده و مکمل در سطوح معیوب قالب انجام شده و ذوب کردن این مواد و قالب توسط پرتو لیزر انجام می شود، این فرآیند منجر می شود تا سطح ترمیم شده مقداری بالاتر از سطح و ابعاد طبیعی قالب باشد. اضافه کردن مواد مکمل می تواند به صورت اتوماتیک و یا دستی انجام شود.
در روش دستی، سیم توسط دست در تماس بسیار نزدیک با ماده قالب قرار می گیرد. این فرآیند بسیار آهسته انجام می شود اما تاثیر بسیار خوبی از خود به جا می گذارد. مهارت مورد نیاز برای انجام ،با توجه به نوع کاربرد و شرایطی که مواجه می شویم متفاوت می باشد.
در روش اتوماتیک، سیستم تزریق ماده پرکننده‌ای به صورت همگام با سیستم جوش لیزر به فعالیت می پردازد- این سیستم سرعت جوشکاری و پایداری جوش در تعمیر قالب را به شدت افزایش می دهد. تولید و گسترش این سیستم به اواسط دهه ۱۹۸۰ باز می گردد که به منظور اضافه کردن مواد پرکننده در فرآیند جوش پالسی Nd:YAG و به منظور افزایش استحکام جوش و قابلیت جوشکاری آلیاژهایی که فرآیند جوشکاری به سختی انجام می شود،گروهی از آلیاژهای سازنده سلاح‌های هسته‌ای، ایجاد شد. قطر سیم های به کار رفته جوشکاری لیزری در محدوده ۰٫۲۵۴ تا ۰٫۵۰۸ میلی متر متغیر هستند. بعد از استفاده از جوشکاری لیزری، میزان مهارت جوشکاری اپراتور به شدت کاهش یافته و سرعت انجام فرآیند جوشکاری نیز به شدت افزایش یافته است.
شکل ۱ نمونه‌ای از قالب SS 420 تعمیر شده توسط جوشکاری لیزری را نشان می دهد. شکل سمت چپ نحوه ساخته شدن گوشه ماده قالب را نشان می دهد. تصویر میانی تعمیر سطح بالایی با سیمی به قطر ۰٫۲۵۴ میلی متر و تصویر راست نیز تعمیر سطح پایینی با سیم به قطر ۰٫۴ میلی متر را نشان می دهد.
شکل ۱
شکل‌های ۲، ۳ و ۴ نیز مربوط به عکس‌های متالوگرافی از مقاطع جوشکاری های شکل های ۱ را نشان می دهد. شکل ۲ گوشه ساخته شده را نشان می دهد. به میزان ماده‌ای که در ساخته شدن گوشه قالب کافی خواهد بود توجه کنید. مهمترین کاربرد و کارکرد جوشکاری لیزری را همین موضوع می توان دانست. شکل ۳ سطح مقطع جوش با پر کننده ۰٫۲۵ میلی متر را نشان می دهد. عرض جوش ۰٫۷۵ میلی متر و ارتفاع ۰٫۰۶ میلی متر در بالای قالب می باشد. شکل ۴ ساختار جوش با پر کننده ۰٫۴ میلی متر را نمایان می سازد. با افزایش قطر سیم، میزان افزایش، میزان انرژی جوش نیز افزایش می یابد. در نتیجه جوش پهن تر از ۰٫۹ میلی متر و به دلیل اینکه مقدار ماده بیشتری مصرف می شود، از سطح بالایی نیز ۰٫۱۵ میلی متر بالاتر می آید.
شکل۲
شکل۳
شکل۴
موقعیت تعمیر روی قالب
برخورد نور لیزر به سطحی که قالب تعمیر می شود از طریق خط مستقیم و خط دیدی لیزر اتفاق می افتد. بنابراین، تا زمانی که سطح تعمیر قالب قابل رویت باشد می توان تعمیر را به واسطه استفاده از لیزر تعمیر کرد. همانطور که قبلا ذکر شد، معمول ترین استفاده از این جوشکاری ،تصحیح گوشه های قالب می باشد( که هم شامل گوشه های داخلی و هم گوشه‌های خارجی است.)از کابردهای جانبی آن نیز می توان به ترمیم سطوحی اشاره کرد که به اشتباه حکاکی شده‌اند. شکل ۵ ساخت کلمه LASER را با استفاده از سیم پر کننده ۰٫۵ میلی متری نشان می دهد.
شکل ۵
شکل ۶ نیز چندین نوع از انواع تعمیر گوشه قالب را نمایان می سازد. شعاع داخلی یک سوراخ ۴ میلی متر ساخته و ترمیم شده است. عمق بخش ترمیمی در قطر ۴ میلی متر برابر با ۰٫۷۵ میلی متر از بالاترین سطح می باشد.
شکل ۶
در بخش هایی که دید وجود ندارد می توان از تکنیک های خاص نوری استفاده کرد. بعضی از بخش ها که نیاز به تعمیر دارند حتی اگر دسترسی با لیزر نیز انجام شود به علت محدودیت جا امکان تعمیر مناسب وجود ندارد.
منبع : Mold Making Technology
ترجمه : ایران ملد
