دانلود گزارش کارآموزی رشته جوشکاری, جوشکاری لیزری در صنایع خودرو سازی بافرمت ورد وقابل ویرایش تعدادصفحات 104
گزارش کارآموزی آماده,دانلود کارآموزی,گزارش کارآموزی,گزارش کارورزی
این پروژه کارآموزی بسیار دقیق و کامل طراحی شده و جهت ارائه واحد درسی کارآموزی میباشد
-1 : مقدمه
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. 1-2: تاریخچه لیزر کلمه لیزر مخفف عبارت Light Amplification Stimulated by Emission of Radiation به معنی تقویت نور تحریک شده با انتشار پرتوافکنی می باشد و بر روش تولید این نور دلالت دارد. مفهوم این لغت در زبان انگلیسی گسترش یافته و از لیزر به عنوان اسم و به معنی دستگاهی که لیزر تولید می کند استفاده می شود پیشنهاد استفاده از گسیل القایی از یک سیستم با جمعیت معکوس برای تقویت امواج میکروویو بطور مستقل بوسیله وبر (Weber) ، جوردون (Gordon) ، زیگر (Zeiger) ، تاونز (Townes) ، باسو (Basov) و پروخورو (Prokhorov) داده شد. اولین استفاده عملی از چنین تقویت کننده&zwnj هایی توسط گروه جوردون ، زیگر و تاونز در دانشگاه کالیفرنیا انجام شد. این گروه نام میزر (MASER) را که از ابتدای حروف Microwave Amplification by Stimulated Emission of Radiation تشکیل شده بود برای آن برگزیدند. اولین میزر با استفاده از گذار میکروویو در مولکولهای آمونیاک (3NH) ساخته شد. در سال 1958 اولین بار پیشنهاد فعالیت میزر در فرکانسهای نوری در مقاله&zwnj ای توسط اسکاولو (Schawlow) و تاونز داده شد. در سال 1960 یعنی کمتر از دو سال دیگر ، میلمن (Mailman) موفق به ساخت لیزر پالسی یاقوت شد. این لیزر پیوسته کار (CW) که لیزر گازی هلیوم نئون بود، در سال 1961 توسط علی جوان ایرانی ساخته شد. در سال 1962 نیز پیشنهاد لیزرهای نیمه &zwnj هادی مطرح گردید. سیر تحولی و رشد اختراع لیزر به سال 1958 با نشر مقالات علمی در رابطه با میزر اشعه مادون قرمز و نوری بر می&zwnj گردد. نشر مقالات مذکور سبب افزایش تحقیقات علمی توسط دانشمندان در سر تا سر جهان گردید. در بخش ارتباطات نیز کارشناسان توانایی لیزر را که جایگزین ارسال یا مخابره الکتریکی شود، تأیید نمودند. اما اینکه چگونه پالسها را مخابره نمایند، مشکلات زیادی را بوجود آورد. در سال 1960 دانشمندان پالس نور را مخابره نمودند، سپس از لیزر استفاده کردند. لیزر ، نور خیلی زیادی را تولید نمود که بیش از میلیونها بار روشنتر از نور خورشید بود. متأسفانه پرتو لیزر می&zwnj تواند خیلی تحت تأثیر شرایط جوی مثل بارندگی ، مه ، ابرهای کم ارتفاع ، چیزهای موجود در آزمایشهای مربوط به هوا از قبیل پرندگان قرار گیرد.دانشمندان نیز طرحهای جدیدی را جهت حمایت نور از برخورد با موانع را پیشنهاد نمودند. قبل از اینکه لیزر بتواند سیگنالهای تلفن را ارسال دارد. اختراع مهم دیگر موجبر فیبر نوری بود که شرکتهای مخابراتی برای ارسال صدا ، اطلاعات و تصویر از آن استفاده می&zwnj کنند. امروزه ارتباطات الکترونیکی بر پایه فوتونها استوار می&zwnj باشد. تکنولوژی تسهیم طول موج یا رنگهای مختلف نوری برای ارسال تریلیون بیت فیبر نوری استفاده می&zwnj کند. بعد از اینکه لیزر دی اکسید کربن در سال 1964 اختراع شد کاربرد لیزر در زمینه&zwnj های پزشکی خیلی توسعه یافت و برای جراحان این امکان را فراهم نمود تا بجای استفاده از چاقوهای جراحی از فوتون استفاده نمایند. امروزه لیزر می&zwnj تواند وارد بدن گردد، اعمال جراحی را انجام دهد، در صنایع و در کارهای ساختمانی ، در وسایل نظامی و غیره کاربردهای فراوان آنرا می&zwnj توان مشاهده نمود. 1-3: همدوسی لیزر . لیزرها یک رشته متمرکز شده و همدوس (امواجی با طول موج یکسان و هم فاز) از نور تولید می کنند. این نور با نور خورشید که در تمام جهات انتشار می یابد متفاوت است (شکل 1). شکل 1: نور همدوس و غیر همدوس : a ) نورهای رندم خوورشید ناهمدوس هستندچون نمی توانندتقارن دمایی و فضایی یابند b ) امواج نوری همدوس از یک لیزر این امواج نوری چگالی توانی بسیار بالاتری نسبت به امواج نوری خورشید دارند و می توانند در یک نقطه بسیار کوچک متمرکز شوند. همدوسی زمانی فوتونهای نور لیزر به معنی هماهنگی بین آنها از لحاظ وضعیت ارتعاشی (فاز) آنهاست. همدوسی مکانی نور لیزر به معنی هماهنگی بین فوتونهای تشکیل دهنده نور لیزر از لحاظ راستای انتشار آنهاست. به لحاظ همدوسی زمانی که در نور لیزر وجود دارد، قدرت تأثیر گذاری فوتونهای آن در نقطه هدف بسیار بالاتر از نورهای معمولی است؛ زیرا طبق اصل برهمنهی امواج ، به دلیل همفاز بودن این فوتونها ، میدانهای الکتریکی&zwnj شان مستقیما باهم جمع شده و میدانی قوی را بوجود می&zwnj آورند. همدوسی مکانی لیزر همچنین به لحاظ همدوسی مکانی نور لیزر ، نور خروجی بصورت باریکه&zwnj ای جهتمند از آن خارج شده و می&zwnj تواند تا مسافتهای طولانی&zwnj تری بدون افت چشمگیر توانش طی کند و نیز بوسیله کانونی کردن آن در نقطه کوچکی می&zwnj توان به شدتهای بسیار بالایی دست یافت. نور لیزر نوری تقریبا تکرنگ است. مشخصه رنگ در نور به فرکانس آن وابسته است، بنابراین نور فوتونهای لیزر در محدوده کوچک فرکانسی گسیل می&zwnj شوند، در حالیکه منابع نور معمولی گستره فرکانسی بسیار بالایی را دارند.معیار تکرنگی یا خلوص نور لیزر ، پهنای فرکانسی آن است که طبق تعریف ، فاصله دو فرکانسی است که منحنی توزیع فرکانسی نورهای گسیلی در نصف ماکزیمم آن دارند. این فاصله در لیزرها فوق&zwnj العاده کمتر از منابع نور معمولی یا منابع نور گازی است. این به معنای آن است که اکثر انرژی تابشی لیزرها حول فرکانس مرکزی آن می&zwnj باشد. در منابع معمولی ، برعکس لیزرها منحنی توزیع فرکانسی بسیار وسیع است و پهنای فرکانسی آن نیز نتیجتا بسیار زیاد است. بنابراین اگر بخواهیم که نور این منابع را با استفاده از مثلا فیلتر و یا یک تجزیه&zwnj گر بصورت تقریبا تکرنگ در بیاوریم، از شدت آن به&zwnj مقدار زیادی کاسته خواهد شد. 1-4: تولید اشعه لیزر : برای درک بهتر لوله ای را در نظر بگیرید که گازی داخل آن قرار دارد و این گاز دارای اتمهای آزاد می باشد. هر اتم این گاز دارای چندین سطح انرژی است که حداقل یکی از این سطوح انرژی یک سطح نیمه پایدار است. با تابانیدن نور سفید به این گاز تعداد بسیاری از الکترون ها جهش می کنند و تعدادی از اتمها به صورت برانگیخته در خواهند آمد. به محض این که الکترون ها به لایه قبلی بر می گردند، تعدادی از آنها در حین برگشت در این سطوح نیمه پایدار انرژی به دام می افتند. اگر نور تابیده شده به اندازه کافی شدید باشد احتمال این که یک معکوس جمعیت (Population inverse) ایجاد شود افزایش می یابد یعنی تعداد اتم های نیمه پایدار از تعداد اتم های پایدار بیشتر می شود. اگر در یکی از این اتم های نیمه پایدار، الکترون از سطح نیمه پایدار به سطح اولیه خود باز گردد، یک فوتون آزاد خواهد شد. وقتی این فوتون از داخل اتم مجاور که آن هم در حالت نیمه پایدار است عبور می کند، با توجه به اصل تشدید، آن اتم را تحریک کرده و باعث می شود اتم مزبور نیز فوتونی با همان سرعت و فاز و جهت فوتون اولیه تشعشع کند. این دو فوتون یک موج اولیه را می سازند که با عبور از داخل اتم های دیگر آنها را نیز تحریک کرده و بدین ترتیب شدت اشعه به مرور افزایش می یابد. چون ممکن است این موج توسط یک اتم پایدار جذب شود و خود اتم به حالت برانگیخته جهش کند، ایجاد حالت معکوس جمعیت ضروری و واجب است. اگر شرایطی برای گاز مهیا شود یک تشعشع پیوسته با شدت بسیار بالا ایجاد خواهد شد. همه لیزرها (دستگاه های تولید کننده پرتوهای لیزر)، تقویت کننده هایی هستند که با تحریک کردن یک محیط فعال که بین دو آینه که یکی از آنها اندکی شفاف است کار می کنند. محیط فعال، مجموعه ای از اتم ها، ملکول ها و یا یون هایی که مخصوصا انتخاب گردیده اند و می توانند به حالت جامد، مایع یا گاز باشند که وقتی تحریک می شوند، پرتوهایی از جنس نور منتشر می کنند (فوتون ها). تحریک مایعات و جامدات به کمک نور یک لامپ فلاش حاصل می شود و گازها به کمک تخلیه الکتریکی تحریک می شوند. برای تولید اشعه لیزر ضروری است که اشعه های خارج شده در اثر تحریک به کمک طراحی و تعبیه یک اتاقک تشدید کننده کاملا به صورت موازی درآیند. اگر در دو طرف یک لوله حاوی گاز دو آینه با قابلیت انعکاس بسیار بالا قرار گیرند، اولین موج خروجی که به آینه برخورد می کند تمام فوتون های آن به صورت موازی برگشت می کنند و دوباره از داخل گاز عبور داده می شوند و اتم های بیشتری را تحریک می کنند. بنابراین یک سیستم خود نوسان کننده به وجود خواهد آمد که می تواند بدین صورت اشعه لیزر تولید کند. بنابراین می توان گفت که هر دستگاه لیزر شامل سه قسمت اساسی است: - ماده لیزر: منظور ماده ای است که در اثر تحریک و تشعشع، اشعه لیزر تولید می کند. - قسمت تولید و حفظ معکوس جمعیت (شامل فلاش لامپها، لامپهای قوسی و -- سیستم موازی کننده اشعه شکل 2 اجزای اصلی یک لیزر ساده را نشان می دهد. محیط فعال از هر چه تشکیل شده باشد شامل میلیون ها اتم، ملکول و یا یون می باشد که وقتی تحریک شوند جذب انرژی می کنند و بعد از یک مدت زمان بسیار کوتاه، انرژی خود را به صورت فوتون آزاد کرده و به وضعیت قبلی خود باز می گردند. این ذرات به همین شکل باقی می مانند تا وقتی که دوباره تحریک شوند. فوتون های آزاد شده، بسته به محور اپتیکی دستگاه لیزر در تمام جهات حرکت می کنند. اگر یک فوتون به اتم پر انرژی دیگری برخورد کند باعث آزاد شدن زودتر از موعد فوتون از آن اتم شده و هر دو فوتون به صورت هم فاز تا برخورد بعدی حرکت می کنند و به این ترتیب جریانی از فوتون ها با چگالی فزاینده ایجاد می شود (شکل 3). فوتون هایی که موازی با محور اپتیکی حرکت نمی کنند، به سرعت از سیستم حذف شده و بقیه، در مسیری که به طور قابل ملاحظه ای از طریق بازگشت اپتیکی توسط آینه ها گسترش می یابند حرکت می کنند تا این که از درون آینه ای که به طور جزیی شفاف است خارج شوند (شکل 4). این عمل نه تنها باعث تولید فوتون های بیشتری برای به دست آوردن توان لازم محسوب می شود، بلکه یک پرتو نوری همدوس با تمرکز بالا که نقطه مهم لیزر نیز محسوب می شود، به وجود می آورد.
