1. ‫موضوع‬:‫لیزر‬ ‫با‬ ‫کاری‬ ‫سخت‬(laser Hardening)
‫ا‬‫ستاد‬‫ر‬‫ا‬‫هنما‬:‫فر‬ ‫مشرفی‬ ‫مهندس‬
‫د‬‫ا‬‫نشجویان‬:
‫پور‬ ‫حسن‬ ‫پریسا‬-‫آزاده‬‫زاده‬ ‫جعفری‬-‫الهام‬
‫رئیسی‬
‫سپیده‬‫طالبی‬-‫علی‬ ‫ریحانه‬‫رمضانی‬

2. ‫ف‬‫مطالب‬ ‫هرست‬
•‫تاریخچه‬‫لیزر‬
•‫تعریف‬‫لیزر‬
•‫کاربرد‬‫لیزر‬‫در‬‫مهندسی‬‫و‬‫علم‬‫مواد‬
•‫سخت‬‫گردانی‬‫استحاله‬‫ای‬‫با‬
‫لیزر‬(‫لیزر‬‫سختی‬)
‫بررسی‬‫ریزساختار‬‫فوالد‬‫های‬‫لیزرسخت‬
‫بررسی‬‫رفتار‬‫خوردگی‬‫و‬‫خستگی‬‫فوالدهای‬
‫لیزرسخت‬
‫مزایا‬‫و‬‫محدودیت‬‫های‬‫لیزرسختی‬
•‫جوشکاری‬‫لیزری‬
•‫روکش‬‫کاری‬‫لیزری‬
•‫بحث‬‫و‬‫نتیجه‬‫گیری‬

3. ‫تاریخچه‬
•‫تاریخچه‬‫کشف‬‫لیزر‬‫به‬‫سالهای‬۱۹۶۰
‫گردد‬‫برمی‬.‫اولین‬‫بار‬‫تولید‬‫لیزر‬‫از‬‫گاز‬
CO2‫در‬‫سال‬۱۹۶۱‫با‬‫طول‬‫موج‬mm۱۰/۶‫توسط‬
،‫جوان‬‫ت‬ ِ‫ن‬ ِ‫ب‬‫و‬‫هیرت‬(Javan،Bennett،Hereto)‫صورت‬
‫گرفت‬‫و‬‫در‬‫سال‬۱۹۶۴‫لیزر‬‫با‬‫طول‬‫موج‬
mm۱/۰۶‫تولید‬‫شد‬.
•‫از‬‫سال‬۱۹۶۲‫به‬‫بعد‬‫گزارشهای‬‫متعددی‬‫در‬
‫زمینه‬‫کاربردهای‬‫متالورژیکی‬‫لیزر‬‫که‬
‫شامل‬‫جوشکاری‬‫نیز‬‫باشد‬‫می‬،‫موجود‬‫است‬.‫تا‬
‫سال‬۱۹۷۰‫از‬‫لیزرهای‬‫با‬‫توان‬‫باال‬‫و‬
‫پیوسته‬‫در‬‫جوشکاری‬‫استفاده‬‫نشد‬‫و‬‫از‬
‫لیزرهای‬‫پالسی‬‫استفاده‬‫شد‬.
•‫اولین‬‫استفاده‬‫لیزر‬‫در‬‫علم‬‫پزشکی‬‫بود‬.
3

4. ‫لیزر‬ ‫تعریف‬
‫لیزر‬‫به‬‫معناي‬‫تقویت‬‫نور‬‫توسط‬‫تشعشع‬‫تحریك‬
‫شده‬‫است‬.‫به‬‫عبارت‬‫بسیار‬،‫ساده‬‫لیزر‬
‫مجموعه‬‫های‬‫از‬‫پرتوهای‬‫هماهنگ‬‫هستند‬‫که‬‫به‬
‫خاطر‬‫هماهنگی‬‫این‬،‫پرتوها‬‫شعاع‬‫لیزر‬‫قدرت‬
‫نفوذ‬‫بسیار‬‫باالیی‬‫دارد‬.
‫آنچه‬‫كه‬‫سبب‬‫می‬‫شود‬‫پرتو‬‫لیزر‬‫از‬‫نورهای‬
‫دیگر‬‫متمایز‬‫شود‬‫در‬‫حقیقت‬‫ویژگي‬‫های‬‫منحصر‬
‫بفرد‬‫آن‬‫است‬‫كه‬‫درهیچ‬‫منبع‬‫نوری‬‫دیگر‬‫یافت‬
‫نمی‬‫شود‬.
‫چهار‬‫ویژگی‬‫عمده‬‫لیزر‬‫عبارت‬‫اند‬‫از‬:
-‫همدوسی‬
-‫تك‬‫رنگی‬
-‫واگرایی‬‫كم‬
-‫موازی‬‫بودن‬‫پرتو‬ 4

5. ‫مو‬ ‫مهندسی‬ ‫در‬ ‫لیزر‬ ‫کاربردهای‬‫ا‬‫د‬
1.‫برش‬‫های‬ ‫ورقه‬‫غیرفلزی‬
2.‫فلزی‬ ‫مواد‬ ‫برش‬-‫مانند‬ ‫فلزی‬ ‫های‬ ‫ورقه‬
‫فوالد‬ ‫و‬ ‫آهن‬
3.‫حکاکی‬‫قطعات‬
4.‫جوش‬‫لیزری‬
5.‫کاری‬ ‫سخت‬‫لیزری‬
6.‫اندازه‬‫گیری‬
5

6. ‫تعریف‬‫ا‬‫سطح‬ ‫صالح‬
‫اصالح‬،‫سطح‬‫عملي‬‫است‬‫كه‬‫براي‬‫ایجاد‬‫هاي‬‫مشخصه‬
‫فیزیكي‬،‫شیمیایي‬‫و‬‫بیولوژیك‬‫مختلف‬‫بر‬‫روي‬
‫سطح‬،‫مواد‬‫انجام‬‫شود‬‫مي‬.‫اصالح‬‫سطح‬‫معموال‬‫در‬
‫مواد‬‫جامد‬‫و‬‫معموال‬‫با‬‫اهداف‬‫زیر‬‫انجام‬
‫شود‬‫مي‬:
‫الف‬)‫كنترل‬‫سایش‬ ‫و‬ ‫شكست‬‫ب‬)‫افزایش‬‫مـقـاومـت‬
‫خـوردگي‬ ‫بـه‬
‫ج‬)‫تغییر‬‫مقاومت‬ ،‫رسانایي‬ ‫مانند‬ ‫فیزیكي‬ ‫خواص‬
‫و‬ ‫نور‬ ‫انعكاس‬ ،‫الكتریكي‬...
‫د‬)‫زبري‬ ‫تغییر‬‫سطح‬‫ه‬)‫آبدوستي‬‫و‬)‫زیست‬
‫سازگاري‬‫ز‬)‫و‬ ‫پذیري‬ ‫واكنش‬...
‫اصالح‬‫سطح‬‫مواد‬‫تواند‬‫مي‬‫با‬‫هاي‬‫روش‬‫مختلف‬
‫بیولوژیك‬‫یا‬‫فیزیكي‬-‫شیمیایي‬‫انجام‬‫شـود‬.‫در‬
6

7. ‫کاربردهای‬‫گوناگون‬‫لیزر‬‫در‬‫مهندسی‬‫سطح‬‫خود‬‫به‬
2‫گروه‬‫عمده‬‫تقسیم‬‫بندی‬
‫می‬‫شود‬:
1-‫تنها‬‫شامل‬‫اصالحات‬‫ریزساختاری‬
2-‫شامل‬‫تغییرات‬‫در‬‫ریزساختار‬‫و‬‫ترکیب‬
‫بافت‬
‫ریزی‬
‫اعمال‬
‫شوک‬
‫ذوب‬
‫سطحی‬
‫سخت‬
‫گردان‬
‫ی‬
‫رسوب‬
‫دهی‬
‫باز‬
‫ذوب‬
‫روکش‬
‫کاری‬
‫آلیاژک‬
‫اری‬
7

8. ‫گردانی‬ ‫سخت‬ ‫در‬ ‫مهندسی‬ ‫های‬ ‫روش‬
‫فوالها‬ ‫سطحی‬
8

9. ‫سختی‬ ‫لیزر‬
•‫مقدمه‬
‫یكـي‬‫از‬‫سطحي‬ ‫خواص‬ ‫بهبود‬ ‫هاي‬‫راه‬،‫مواد‬
‫است‬ ‫لیزر‬ ‫توسط‬ ‫سطح‬ ‫مهندسي‬.‫مهندسي‬‫سطح‬‫با‬
‫افزایش‬ ‫زمینه‬ ‫در‬ ‫فراواني‬ ‫كاربردهاي‬ ‫لیزر‬
‫سطحي‬ ‫خواص‬‫،شكست،خستگي،مقاومت‬‫سختي‬ ‫مانند‬
‫به‬‫و‬ ‫خوردگي‬ ،‫سایش‬...‫دارد‬.
‫سختی‬ ‫لیزر‬ ‫فرآیندهای‬ ‫انواع‬:
‫خواص‬ ‫اصالح‬
‫به‬ ‫سطحي‬
‫تغییر‬ ‫دلیل‬
‫ریزساختار‬
‫سطحي‬ ‫درالیه‬
‫است‬
‫فرایند‬
‫حرارتي‬
‫خواص‬ ‫اصالح‬
‫با‬ ‫سطحي‬
‫اضافه‬
‫مواد‬ ‫كردن‬
‫به‬ ‫جدید‬
‫است‬ ‫مذاب‬
‫فرایند‬
‫شیمیاي‬
‫ي‬-
‫حرارتي‬
9

10. ‫ا‬‫نو‬‫ا‬
‫ع‬
‫لیزر‬
‫لیزر‬
‫دیود‬
‫پرتو‬
‫ان‬
‫لیزر‬
CO2
‫لیزر‬
‫حالت‬
‫جامد‬N
d:YAG))
10

11. •‫پروسه‬‫سخت‬‫گردانی‬
‫سخت‬‫كاري‬‫فوالدها‬‫با‬‫گرم‬‫كردن‬‫آنها‬‫تا‬‫باالي‬
‫نقطه‬‫بحراني‬(‫دماي‬ċ723)‫و‬‫سپس‬‫سرد‬‫كردن‬
‫سریع‬‫آنها‬‫تا‬‫دماي‬‫محیط‬‫انجام‬‫شود‬‫مي‬.
‫با‬‫حرارت‬‫دادن‬‫فوالد‬‫تا‬‫باالي‬‫خط‬1A‫تشكیل‬
‫فاز‬‫آستنیت‬‫شروع‬‫شود‬‫مي‬‫و‬‫با‬‫توجه‬‫به‬‫درصد‬
‫كربن‬،‫فوالد‬‫تشكیل‬‫آستنیت‬‫در‬‫دماهاي‬‫باالتر‬
‫ادامه‬‫یافته‬‫و‬‫كامل‬‫شود‬‫مي‬.‫وقتي‬‫كه‬‫در‬‫این‬
،‫حالت‬‫ماده‬‫سریع‬‫سرد‬،‫شود‬‫فاز‬‫مارتنزیت‬
‫تشكیل‬‫خواهد‬‫شد‬‫كه‬‫این‬‫فاز‬‫عالوه‬‫بر‬‫سختي‬
‫داراي‬‫مقاومت‬‫به‬‫سایش‬‫باالیي‬‫نیز‬‫باشد‬‫مي‬.
‫البته‬‫براي‬‫سخت‬‫كاري‬‫سطحي‬(‫مانند‬‫سخت‬‫كاري‬
‫سطح‬‫چرخ‬‫دنده‬)،‫باید‬‫درصد‬‫كربن‬‫فوالد‬‫مورد‬
‫استفاده‬‫جهت‬‫قطعه‬‫مورد‬،‫نظر‬‫بین‬0/35%‫تا‬
0/5%‫باشد‬‫تا‬‫عالوه‬‫بر‬‫امكان‬‫سختكاري‬،‫سطحي‬
‫استحكام‬‫قطعه‬‫نیز‬‫باال‬‫باشد‬.
‫سخت‬‫كردن‬‫سطوح‬‫را‬‫توان‬‫مي‬‫توسط‬‫جاروب‬‫كردن‬ 11

12. ‫سختگردانی‬ ‫پروسه‬ ‫ادامه‬...
‫در‬‫سخت‬‫گردانی‬‫سطحی‬,‫تنها‬‫سطوح‬‫قطعه‬‫کار‬
‫بایستی‬‫تا‬‫دمای‬‫آستنیته‬‫شدن‬‫گرم‬‫شود‬‫وباید‬
‫سختگردانی‬‫بابیشترین‬‫سرعت‬‫انجام‬‫شود‬.‫چنین‬
‫تمهیداتی‬‫لیزر‬‫را‬‫به‬‫عنوان‬‫یک‬‫منبع‬‫انرژی‬
‫ایده‬‫آل‬‫تعریف‬‫میکند‬.‫چرا‬‫که‬‫لیزر‬‫به‬‫راحتی‬
‫میتواند‬‫شارهای‬‫انرژی‬‫موردنیاز‬‫را‬‫تامین‬
‫کند‬.‫در‬‫حقیت‬‫لیزرها‬‫باسرعت‬‫باالقادر‬‫به‬‫سخت‬
‫گردانی‬‫سطوح‬‫موردنیاز‬‫هستند‬.
‫کوینچ‬‫نهایی‬‫نیز‬‫از‬‫طریق‬‫انتقال‬‫حرارتی‬
‫سریع‬‫با‬‫نواحی‬‫سرد‬‫داخلی‬‫قطعه‬‫کار‬
‫فوالدی‬‫انجام‬‫می‬‫پذیرد‬.‫چنین‬‫پروسه‬‫ای‬
‫تحت‬‫عنوان‬‫سلف‬‫کوینچ‬‫نامیده‬
‫می‬،‫شود‬‫که‬‫خود‬‫مزیتی‬‫عمده‬‫در‬
‫روند‬‫سخت‬‫گردانی‬‫سطحی‬‫با‬‫لیزر‬
‫است‬. 12

13. •‫تمپر‬‫کردن‬
‫سخت‬‫گردانی‬‫با‬،‫لیزر‬‫الیه‬‫ای‬‫سطحی‬‫متشکل‬‫از‬
‫مارتنزیت‬‫تمپر‬‫نشده‬‫ایجاد‬‫می‬‫نماید‬‫اما‬
‫عملیات‬‫حرارتی‬‫مجدد‬‫الیه‬‫ای‬‫که‬‫قبال‬‫تحت‬‫تابش‬
‫لیزر‬‫قرار‬‫گرفته‬،‫است‬‫مانند‬‫تمپر‬‫کردن‬‫به‬
‫ندرت‬‫الزم‬‫می‬‫شود‬.‫چراکه‬‫میزان‬‫تمرکز‬‫حرارتی‬
‫در‬‫پروسه‬‫لیزر‬‫بسیار‬‫باالست‬.‫هرچند‬‫در‬‫برخی‬
‫کاربردهای‬،‫خاص‬‫این‬‫الیه‬‫برای‬‫حصول‬‫تافنس‬
‫بیشتر‬‫و‬‫کاهش‬‫تردی‬،‫مارتنزیت‬‫تمپر‬‫می‬‫شود‬.
•‫عمق‬‫های‬‫سخت‬‫گردانی‬
‫عمق‬‫های‬‫سختی‬‫قابل‬‫دستیابی‬‫در‬‫کاربردهای‬
‫عملی‬‫بستگی‬‫به‬‫فلزی‬‫دارد‬‫که‬‫مورد‬‫تابش‬‫قرار‬
‫گرفته‬‫شده‬‫است‬.
‫در‬‫فوالدهای‬‫کربن‬‫متوسط‬mm1/52
13

14. 14

15. ‫معایب‬ ‫مزایا‬
15

16. •‫عملی‬ ‫نکات‬
1-‫آلیاژهای‬‫آهنی‬‫ضریب‬‫جذب‬‫پایینی‬‫برای‬‫اشعه‬
‫لیزری‬co2‫دارند‬.‫کم‬‫بودن‬‫ضریب‬،‫جذب‬‫راندمان‬
‫سختکاری‬‫را‬‫پایین‬‫می‬‫آورد‬.‫بنابراین‬‫الزم‬‫است‬
‫به‬‫نحوی‬‫ضریب‬‫جذب‬‫افزایش‬‫یابد‬.
‫افزایش‬‫زبری‬
‫اعمال‬‫پوشش‬
‫جاذب‬
2-‫با‬‫افزایش‬‫سرعت‬،‫اشعه‬‫زمان‬‫برهمکنش‬‫اشعه‬
‫با‬‫سطح‬‫قطعه‬‫کاهش‬‫می‬‫یابد‬‫که‬‫این‬‫کاهش‬‫زمان‬
‫موجب‬‫کاهش‬‫دمای‬‫سطح‬‫و‬‫کاهش‬‫نفوذ‬‫حرارت‬‫به‬
‫داخل‬‫قطعه‬‫می‬‫شود‬.‫در‬‫نتیجه‬‫عمق‬‫سختی‬‫کاهش‬
‫می‬‫یابد‬.
3-‫گرمای‬‫ورودی‬‫در‬‫طول‬‫پروسه‬‫بسیار‬‫سریع‬‫و‬
‫دارای‬‫تمرکز‬‫باالیی‬،‫است‬‫بطوریکه‬‫تنه‬‫قطعه‬
‫کار‬‫تا‬‫زمانیکه‬‫سلف‬‫کویینچ‬‫رخ‬‫می‬،‫دهد‬‫سرد‬
16

17. ‫تغییر‬‫ا‬‫درفوالدها‬ ‫ریزساختاری‬ ‫ت‬
Surface
•‫لیزرکاری‬ ‫عملیات‬ ‫که‬ ‫است‬ ‫ذکر‬ ‫به‬ ‫الزم‬
‫که‬ ‫میشود‬ ‫اعمال‬ ‫فوالدهایی‬ ‫بر‬ ‫سختکاری‬
‫دارند‬ ‫را‬ ‫ای‬ ‫استحاله‬ ‫تحول‬ ‫قابلیت‬.‫بطور‬
‫حداقل‬ ‫کلی‬3%.‫سختی‬ ‫به‬ ‫دستیابی‬ ‫برای‬ ‫کربن‬
‫است‬ ‫الزم‬ ‫فوالدها‬ ‫در‬ ‫معین‬ ‫های‬.
•‫عناصر‬ ‫و‬ ‫فوالد‬ ‫شیمیایی‬ ‫ترکیب‬ ‫به‬ ‫بسته‬
17
Hardened zone(HZ)
Transition zone(TZ)
Heat affected
zone(HAZ)
Base metal(BM)

18. 18
‫تصویر‬ ‫ی‬ ‫س‬‫ر‬‫بر‬SEM
•‫در‬‫طی‬‫عملیات‬‫تی‬‫ر‬‫ا‬‫ر‬‫ح‬‫لیزری‬‫دو‬‫نوع‬‫متفاوت‬‫از‬‫بیدها‬‫ر‬‫کا‬‫شکل‬‫میگیرد‬:
1-‫بید‬‫ر‬‫کا‬‫بشقابی‬:‫شکل‬‫بیدهای‬‫ر‬‫کا‬‫اهن‬(Fe3C)‫هستند‬،‫با‬‫گستردگی‬‫و‬‫یکنواختی‬‫ی‬‫بیشتر‬‫در‬
‫ساختار‬‫اکنده‬‫ر‬‫پ‬‫شدند‬.
2-‫بیدهای‬‫ر‬‫کا‬‫ی‬‫و‬‫کر‬‫نوع‬‫ز‬‫ا‬‫بیدهای‬‫ر‬‫کا‬‫مرکب‬CFe,M) 3)‫که‬‫باقیمانده‬‫ماده‬‫پایه‬‫هستند‬.‫در‬‫ه‬‫ز‬‫اندا‬
‫و‬‫اتی‬‫ر‬‫یع،تغیی‬‫ز‬‫تو‬‫ند‬‫ر‬‫دا‬.
•‫هردو‬‫نوع‬‫بید‬‫ر‬‫کا‬‫در‬‫طی‬‫سه‬‫و‬‫پر‬‫ی‬‫تمپرینگ‬‫ایجاد‬‫می‬‫شوند‬،‫در‬‫واقع‬‫در‬‫طی‬‫استنیت‬‫ه‬‫کردن‬‫از‬
‫طریق‬‫لیزر‬‫بیدهای‬‫ر‬‫کا‬‫اهن‬‫در‬‫ماده‬‫پایه‬‫حل‬‫شده‬‫و‬‫متعاقبا‬‫در‬‫طی‬‫سلف‬‫کوئنچ‬‫این‬‫بیدها‬‫ر‬‫کا‬
‫سلف‬‫آنیل‬‫می‬‫شوند‬.
‫در‬‫نواحی‬‫نزدیک‬‫به‬‫سطح‬‫بیدها‬‫ر‬‫کا‬‫ناپدید‬‫می‬‫شوند‬‫به‬
‫دلیل‬‫انحالل‬‫بیدها‬‫ر‬‫کا‬‫طی‬‫ر‬‫د‬‫استنیته‬‫کردن‬‫است‬‫ن‬‫چو‬
‫نواحی‬‫نزدیک‬‫به‬‫سطح‬‫سریع‬‫سرد‬‫شده‬‫و‬‫تنزیت‬‫ر‬‫ما‬
‫پرکربن‬‫حاصل‬‫خواهد‬‫شد‬‫و‬‫کربن‬‫فرصت‬‫تشکیل‬
‫بید‬‫ر‬‫کا‬‫ا‬‫ر‬‫پیدا‬‫نخواهدکرد‬.

19. ‫رفتارخستگی‬
•‫در‬‫رابطه‬‫با‬‫اثرلیزر‬‫بر‬‫خواص‬‫خستگی‬
‫پژوهش‬‫های‬‫زیادی‬‫بر‬‫فلزات‬‫گوناگون‬‫انجام‬
‫شده‬‫است‬.‫در‬‫بعضی‬‫از‬‫پژوهش‬‫ها‬‫تاثیر‬
‫لیزر‬‫را‬‫بر‬‫خواص‬‫خستگی‬‫منفی‬‫می‬‫دانندکه‬
‫دلیل‬‫آن‬‫وابسته‬‫به‬‫ترکیب‬‫ماده‬
‫وپارامترهای‬‫لیزراست‬.‫ولی‬‫عموما‬‫برای‬
‫مواد‬‫و‬‫قطعات‬‫تحت‬‫بارگذاری‬‫خستگی‬,‫تاثیر‬
‫باالی‬‫سختی‬‫سطح‬‫روی‬‫خواص‬‫خستگی‬‫مثبت‬‫است‬.
‫چراکه‬‫ترک‬‫های‬‫خستگی‬‫بعلت‬‫تنش‬‫های‬
‫پسماند‬‫جوانه‬‫نمی‬‫زند‬.
•‫هرچند‬‫فصل‬‫مشترک‬‫ساختاری‬‫تیز‬‫اغلب‬‫متصل‬
‫به‬‫تنش‬‫های‬‫پسماندموضعی‬‫است‬‫میتواند‬‫اثر‬
‫مخربی‬‫روی‬‫عمر‬‫خستگی‬‫بگذارد‬.‫چنین‬‫فصل‬
‫مشترکی‬‫که‬‫شیار‬‫ساختاری‬‫نامیده‬
‫میشود‬,‫محل‬‫مناسبی‬‫برای‬‫جوانه‬‫زنی‬‫ترک‬ 19

20. ‫رفتارخوردگی‬
•‫اثبات‬‫شده‬‫است‬‫که‬‫در‬‫طی‬‫پروسه‬‫ی‬،‫لیزر‬
‫مارتنزیت‬‫جدید‬‫تشکیل‬‫شده‬‫که‬‫ایجاد‬‫تنش‬
‫های‬‫پسماند‬‫فشرده‬‫ای‬‫می‬‫نماید‬‫و‬‫سختی‬‫و‬
‫مقاومت‬‫به‬‫سایش‬‫لغزشی‬‫را‬‫افزایش‬‫می‬،‫دهد‬
‫اما‬‫اثر‬‫سوئی‬‫روی‬‫مقاومت‬‫به‬‫خوردگی‬‫حفره‬
‫ای‬‫می‬‫گذارد‬.
•‫لیزرسختی‬‫معموال‬‫در‬‫هوا‬‫انجام‬‫می‬‫گیرد‬
‫اما‬‫اگر‬‫این‬‫فرایند‬‫در‬‫اتمسفر‬‫آرگون‬
‫انجام‬،‫شود‬‫مقاومت‬‫خوردگی‬‫بهبود‬‫می‬
‫یابد‬.
20

21. ‫بالیزر‬ ‫جوشکاری‬
‫جوشکاری‬‫لیزری‬‫تعادلی‬‫بین‬‫گرمایش‬‫و‬‫سرمایش‬‫در‬‫یک‬‫حجم‬‫مشخص‬‫از‬‫یک‬‫یا‬
‫دو‬‫ماده‬‫جامد‬‫است‬‫که‬‫منجر‬‫به‬‫تشکیل‬‫ماده‬‫مذاب‬‫و‬‫انجماد‬‫آن‬‫‌شود‬‫ی‬‫م‬.‫مشخصه‬
‫جوشکاری‬‫لیزری‬‫ایجاد‬‫ناحیه‬‫مذاب‬‫مایع‬‫بوسیله‬‫جذب‬‫‌ت‬‫د‬‫ش‬‫اشعه‬‫‌است‬‫که‬‫اجازه‬
‫رشد‬‫و‬‫گسترش‬‫حوضچه‬‫مذاب‬‫به‬‫درون‬‫ناحیه‬‫فصل‬‫مشترک‬‫جامد‬‫را‬‫داده‬‫و‬‫در‬
‫نتیجه‬‫یک‬‫اتصال‬‫پیوسته‬‫میان‬‫اجزایی‬‫که‬‫متصل‬‫خواهند‬‫شد‬‫ایجاد‬‫‌شود‬‫ی‬‫م‬.‫ع‬‫دم‬
‫تعادل‬‫در‬‫حجم‬‫و‬‫مقیاس‬‫ناحیه‬‫جوش‬‫منجر‬‫به‬‫ایجاد‬‫تخلخل‬‫‌شود‬‫ی‬‫م‬.‫دستیابی‬‫ب‬‫ه‬‫تعادل‬
‫بین‬‫گرمای‬‫ورودی‬‫و‬‫خروجی‬‫به‬‫جذب‬‫ثابت‬‫تابش‬‫لیزر‬‫و‬‫توزیع‬‫یکنواخت‬‫گ‬‫رما‬‫در‬
‫قطعه‬‫کاری‬‫بستگی‬‫دارد‬.‫مسیر‬‫تابش‬‫لیزر‬‫به‬‫درون‬‫قطعه‬‌‫ا‬‫ل‬‫معمو‬‫بوسیله‬‫تجمع‬
‫گازهای‬‫داغ‬‫در‬‫نقطه‬‫تمرکز‬‫لیزر‬‫مختل‬‫‌شود‬‫ی‬‫م‬.‫در‬‫شرایط‬‫خاص‬‫این‬‫گاز‬‫داغ‬‫ب‬‫ه‬
‫یک‬‫ابرپالسما‬‫تبدیل‬‫‌شود‬‫ی‬‫م‬‫که‬‌‫ا‬‫ا‬‫شدید‬‫بر‬
‫باریکه‬‫لیزر‬‫اثر‬‫گذاشته‬‫و‬‫آنرا‬‫جذب‬‫و‬
‫پخش‬‫‌کند‬‫ی‬‫م‬.
21

22. 22

23. ‫لیزری‬ ‫کاری‬ ‫روکش‬
•‫توان‬‫می‬‫گفت‬‫روکش‬‫کاری‬‫لیزری‬‫در‬‫هرجایی‬‫که‬
‫به‬‫محافظت‬‫از‬‫قطعات‬‫در‬‫برابر‬،‫خوردگی‬
،‫استهالک‬،‫ساییدگی‬‫زنگ‬‫زدگی‬‫و‬‫ایجاد‬‫حفره‬
‫نیاز‬،‫است‬‫کاربرد‬‫دارد‬.‫روکش‬‫کاری‬‫لیزری‬
‫نوعی‬‫آلیاژسازی‬‫سطحی‬‫با‬‫استفاده‬‫از‬‫لیزر‬
‫باشد‬‫می‬.‫در‬‫این‬‫فرایند‬‫ای‬‫الیه‬‫از‬‫یک‬‫ماده‬
‫را‬‫به‬‫طور‬‫دقیق‬‫بر‬‫روی‬‫اجسام‬‫نشانده‬‫که‬
‫این‬‫عمل‬‫سبب‬‫افزایش‬‫مقاومت‬‫در‬‫برابر‬
‫خوردگی‬‫و‬‫زنگ‬‫زدگی‬‫بدون‬‫القای‬‫مغناطیسی‬
‫گردد‬‫می‬.‫در‬‫طی‬‫این‬‫فرایند‬‫یک‬‫الیه‬‫از‬‫آلیاژ‬
‫بر‬‫روی‬‫ماده‬‫پایه‬‫توسط‬‫لیزر‬‫ذوب‬،‫شود‬‫می‬
‫البته‬‫با‬‫حداقل‬‫میزان‬‫ذوب‬‫ماده‬‫پایه‬.‫و‬
‫بین‬‫دو‬‫ماده‬‫پیوند‬‫جامد‬‫تشکیل‬‫شود‬‫می‬.‫این‬
‫عمل‬‫مشابه‬‫جوشکاری‬‫باشد‬‫می‬‫که‬‫با‬‫اعمال‬
‫لیزر‬‫و‬‫ذوب‬‫دو‬،‫ماده‬‫مابین‬‫آنها‬‫پیوند‬
23

24. •‫نکته‬:‫در‬‫این‬‫راه‬‫های‬‫نوآوری‬‫بسیاری‬‫در‬
‫حال‬‫شکل‬‫گیری‬‫باشد‬‫می‬‫و‬‫محققان‬‫سراسر‬
‫دنیا‬‫درحال‬‫ابداع‬‫های‬‫روش‬‫کارآمد‬‫تر‬‫و‬
‫استفاده‬‫از‬‫مواد‬‫مختلف‬‫باشند‬‫می‬.
24

25. ‫دهی‬ ‫پوشش‬ ‫کاربرد‬
-1‫پوشش‬‫دهی‬‫با‬‫فسفر‬‫و‬‫نیکل‬‫به‬‫روش‬
‫الکترولس‬‫باعث‬‫مقاومت‬‫به‬‫خوردگی‬‫می‬
‫شود‬.‫عملیات‬‫حرارتی‬‫یکی‬‫از‬‫مؤثرترین‬
‫پارامترها‬‫بر‬‫خوردگی‬‫این‬‫پوشش‬‫هاست‬.‫پس‬
‫از‬‫عملیات‬‫حرارتی‬‫فازهای‬‫سخت‬‫فسفید‬
‫نیکل‬‫و‬‫نیکل‬‫کریستالی‬‫تشکیل‬‫می‬‫شوند‬‫و‬
‫باعث‬‫افزایش‬‫سختی‬‫می‬‫شوند‬‫و‬‫در‬‫حین‬
‫انقباض‬‫منجر‬‫به‬‫ترک‬‫خوردن‬‫پوشش‬‫و‬‫قرار‬
‫گرفتن‬‫زیرالیه‬‫در‬‫معرض‬‫خوردگی‬‫می‬
‫شود‬.‫ذوب‬‫مجدد‬‫سطح‬‫با‬‫لیزر‬‫باعث‬‫می‬‫شود‬
‫ترکها‬‫پوشانده‬‫شده‬‫و‬‫چسبندگی‬‫پوشش‬‫به‬
‫زیرالیه‬‫بهتر‬‫شود‬‫و‬‫در‬‫اثر‬‫انجماد‬‫سریع‬
‫سطح‬‫آمورف‬‫خواهدشد‬،‫همچنین‬‫تابش‬‫لیزر‬
‫سرعت‬‫و‬‫کیفیت‬‫کار‬‫را‬‫در‬‫مقایسه‬‫با‬
‫فرایندهای‬‫مشابه‬‫افزایش‬‫می‬‫دهد‬. 25

26. ‫ا‬‫د‬‫ا‬‫دهی‬ ‫پوشش‬ ‫کاربرد‬ ‫مه‬...
2-‫فلزات‬‫شیشه‬‫ای‬‫به‬‫علت‬‫داشتن‬‫مقاومت‬‫به‬
‫خوردگی‬‫بسیار‬‫عالی‬‫در‬‫محیط‬‫های‬‫شیمیایی‬
‫متفاوت‬‫و‬‫سختی‬‫باال‬‫و‬‫مقاومت‬‫به‬‫سایش‬‫حائز‬
‫اهمیت‬‫بوده‬‫که‬‫میتوان‬‫از‬‫آن‬‫به‬‫عنوان‬
‫پوشش‬‫و‬‫الیه‬‫سطحی‬‫استفاده‬‫نمود‬.‫آلیاژهای‬
‫پایه‬‫اهن‬‫دارای‬‫قابلیت‬‫شیشه‬‫ای‬‫شدن‬‫خوبی‬
‫هستند‬‫که‬‫برای‬‫عملیات‬‫سطحی‬‫وبه‬‫دست‬‫آوردن‬
‫ساختار‬‫یکنواخت‬‫در‬‫سطح‬‫بسیار‬‫مناسب‬‫اند‬.
‫با‬‫افزودن‬‫عناصری‬‫از‬‫جمله‬Nb,Mo,Cr‫می‬‫توان‬
‫قابلیت‬‫شیشه‬‫ای‬‫شدن‬‫رادر‬‫این‬‫الیاژها‬
‫افزایش‬‫داد‬.‫فوالدی‬‫که‬‫حاوی‬‫مقادیر‬‫باالی‬
‫عناصر‬‫فوق‬‫باشد‬‫با‬‫استفاده‬‫از‬‫عملیات‬
‫لیزر‬‫می‬‫تواند‬‫در‬‫سطح‬‫خود‬‫یک‬‫الیه‬‫امورف‬
‫تشکیل‬‫دهد‬.‫نقش‬‫فلز‬‫پایه‬‫در‬‫انتقال‬‫حرارت‬
‫بسیار‬‫مؤثر‬‫بوده‬‫بطوریکه‬‫سرعت‬‫سرمایش‬‫باال‬
26

27. ‫ی‬‫گیر‬ ‫نتیجه‬ ‫و‬ ‫بحث‬
‫لیزرسختی‬‫با‬‫داشتن‬‫ایایی‬‫ز‬‫م‬‫از‬‫قبیل‬‫سلف‬،‫کویینچ‬‫واپیچش‬‫سطحی‬،‫ناچیز‬‫ودی‬‫ر‬‫و‬‫گرما‬‫با‬‫تم‬‫رکز‬‫باال‬‫و‬‫ل‬‫کنتر‬
‫شده‬‫بعنوان‬‫یک‬‫شیوه‬‫مطلوب‬‫ی‬ ‫مهندس‬‫سطح‬‫است‬.
‫توان‬‫لیزرهای‬‫دنیاز‬‫ر‬‫مو‬‫در‬‫لیزرسختی‬‫پایین‬‫تر‬‫از‬‫توان‬‫های‬‫دنیاز‬‫ر‬‫مو‬‫در‬‫عملیات‬‫های‬‫مشابه‬‫مانند‬‫جوش‬‫و‬
‫برش‬‫لیزری‬‫است‬.
‫سختی‬‫ی‬‫پذیر‬‫باالی‬‫ات‬‫ز‬‫فل‬‫باعث‬‫ایجاد‬‫سختی‬‫یاد‬‫ز‬‫و‬‫یکنواخت‬‫از‬‫سطح‬‫تا‬‫عمق‬‫در‬‫طی‬‫عملیات‬‫می‬‫گ‬‫ردد‬‫و‬
‫افت‬‫و‬‫خیزهای‬‫سختی‬‫ا‬‫ر‬‫کمتر‬‫می‬‫کند‬.
‫لیزرسختی‬‫در‬‫تی‬‫ر‬‫صو‬‫که‬‫توام‬‫با‬‫همپوشانی‬،‫باشد‬‫مقاومت‬‫به‬‫دگی‬‫ر‬‫خو‬‫فوالدها‬‫ا‬‫ر‬‫یاد‬‫ز‬‫می‬‫کند‬.
‫لیزرسختی‬‫می‬‫تواند‬‫عمر‬‫خستگی‬‫فوالدها‬‫ا‬‫ر‬‫ایش‬‫ز‬‫اف‬‫دهد‬‫اما‬‫حد‬‫خستگی‬‫ا‬‫ر‬‫تا‬‫حدودی‬‫کاهش‬‫می‬‫ده‬‫د‬.‫بر‬
‫همین‬‫اساس‬‫بندی‬‫ر‬‫پیک‬‫صحیح‬‫خطوط‬‫لیزر‬‫مانع‬‫از‬‫جوانه‬‫نی‬‫ز‬‫ترک‬‫های‬‫خستگی‬‫می‬‫گردد‬.
27

28. ‫فراوان‬ ‫سپاس‬ ‫با‬
‫شما‬ ‫توجه‬ ‫از‬
28