Taškinis suvirinimaslazerių naudojimas yra įmanomas ir suteikia keletą galimų pranašumų, palyginti su įprastu taškiniu suvirinimu elektros srove. Tačiau išlieka klausimas – ar lazeriu pagrįsti metodai iš tiesų gali prilygti arba viršyti greitą ir didelės apimties tradicinių taškinio suvirinimo metodų, naudojamų automobilių kėbulams, akumuliatorių ąselėms ir kitiems dideliems metaliniams mazgams, gamybą? Panagrinėkime lazerinio taškinio suvirinimo technologijas, naudą ir apribojimus.
Kaip veikia taškinis suvirinimas lazeriu
Kaip ir standartinis atsparumo taškinis suvirinimas, lazerinis taškinis suvirinimas sutelkia šilumos intensyvumą į mažą tikslią sritį, kad lakštiniai metalai sulydytų tik per sekundės dalis. Tačiau užuot naudoję elektros srovę per elektrodų antgalius, lazeriai sutelkia didelius optinės energijos kiekius, kad greitai ištirptų ir sujungtų metalus.[1]
Mažesni nei 2 milimetrai dėmių leidžia tiksliai perduoti didelio tankio energiją į sluoksniuotus plieno lakštus. Taip sukuriamas suvirinimo grynuolis, per milisekundes suliejantis metalinius sluoksnius lazerio spindulio skerspjūvyje.[2]
Dėl tikslaus valdymo ir greito apdorojimo lazeris gali nusodinti pakankamai energijos, kad per mažiau nei 10 sekundžių sudarytų taškines siūles iki 2 mm gylio anglinio plieno naudojant tik 2 kilovatų pluošto lazerį.[3] Dėl šio greičio, tankio ir gylio derinio lazeris yra realus pasirinkimas taškiniam didelio tūrio komponentų suvirinimui.
Privalumai prieš standartinį taškinį suvirinimą
Taškinis suvirinimas lazeriu turi keletą privalumų, atsirandančių dėl optinio, o ne elektrinio proceso:
- Nereikia elektrodų
Lazeriai pašalina brangius, nusidėvėjusius elektrodus, tuo pačiu užtikrinant nekontaktinį apdorojimą. Tai taip pat sumažina trintį ir elektrodo įdubimų žymes ant gatavų dalių.[4]
- Didesnio stiprumo obligacijos
Lazeris gamina iki 30 % didesnio tempimo stiprio suvirinimo siūles, kurios sumažina mikroįtrūkimų ar poringumo problemų, įprastų taškinio atsparumo suvirinimui.[5]
- Dirba su naujomis medžiagomis
Lazeriai gali sėkmingai suvirinti egzotiškus metalus, tokius kaip magnis ar aliuminis, kurie standartiniam taškiniam suvirinimui kelia elektros laidumo ir medžiagų nuoseklumo problemų.[6]
- Patobulinta procesų kontrolė / diagnostika
Lazeriai siūlo puikų stebėjimą, kontrolę ir kokybės patvirtinimą. Tokie parametrai kaip spindulio kampai, impulso trukmė arba fokusavimo taškas tiksliai sureguliuoja suvirinimo siūles.[7] Ir tokie metodai kaip infraraudonųjų spindulių termografija geriau vizualizuoja šilumos srautą realiu laiku.[8]
Taigi lazeriai turi ryškių pranašumų, papildydami ar pakeičiantys standartines taškinio suvirinimo operacijas ilgą laiką. Tačiau šios naudos suvokimas priklauso nuo kai kurių likusių apribojimų pašalinimo.
Likę suvirinimo lazeriu apribojimai
Nors ir žada, taškinio suvirinimo lazeriu technologija vis dar susiduria su kliūtimis:
- Kaina
Didesnės lazerių įrangos kainos gali atgrasyti nuo pokyčių aktyviose gamybos linijose. Trumpalaikė IG išlieka sudėtinga.[9]
- Greitis
Standartiniu taškiniu suvirinimu pasiekiamas itin didelis pralaidumas, neprilygstamas lazeriniais metodais. Lazeriai šiuo metu veikia maždaug 20 % mažesniu greičiu, nors nuolatinis tobulėjimas tęsiasi.[10]
- Diagnostikos disbalansas
Nors pats lazerinis stebėjimas yra pranašesnis, dešimtmečių trukmės atsparumo taškinio suvirinimo metrologija kokybės kontrolei yra gerai žinoma. Lygiaverčiai standartai, specifikacijos ir bandymo procedūros išlieka ankstesnėse lazerinių metodų kūrimo stadijose[9].
Taigi pažangi diagnostika turi plėstis kartu su spartos ir pluošto formavimo patobulinimais, kad būtų galima geriau atkartoti standartinius procesus dideliu mastu. Tačiau ilgalaikis techninis potencialas vis tiek palankesnis lazeriu pasiekti lygiavertį arba greitesnį ciklo greitį.
Lazerinio taškinio suvirinimo perspektyva
Dėl pagrindinių suvirinimo siūlių kokybės, lankstumo ir diagnostikos pranašumų, taškinio suvirinimo lazeriu pritaikymas plėsis – ypač ten, kur naujos medžiagos reikalauja pokyčių. Viena analizė rodo, kad automobilių sektorius padidins suvirinimo lazeriu įrangos pardavimą 50 % nuo 2020 m. iki 2025 m., nes didėja lengvesnio metalo naudojimas.[11]
Be to, baterijų gamyba taip pat labai skatina varinių ąselių ir folijos taškinį suvirinimą lazeriu, kai kyla elektros kontakto problemų. Taigi, nors senosios gamybos integravimo apribojimai išlieka, lazerinio taškinio suvirinimo techninis impulsas palaiko ilgalaikį stabilesnį didelio kiekio įsiskverbimą, kad būtų padidinta kokybė ir našumas.
„Xi'an Guosheng Laser Technology Co., Ltd.“ yra aukštųjų technologijų įmonė, kuri specializuojasi MTTP, automatinių lazerinių dengimo mašinų, greitaeigių lazerinių dengimo mašinų, lazerinio gesinimo aparatų, lazerinio suvirinimo aparatų ir lazerinio 3D spausdinimo įrangos tyrime ir plėtroje. Mūsų produktai yra ekonomiški ir parduodami šalyje ir užsienyje. Jei jus domina mūsų gaminiai, susisiekite su mumis elbob@gshenglaser.com.
Nuorodos:
[1] Paruošta, JF Lazerių taikymas pramonėje. Akademinė spauda. 2003 balandžio 25 p. 468
[2] Jonas JC. Inžinerinių medžiagų apdorojimas lazeriu: principai, procedūra ir pramoninis pritaikymas. Butterworthas-Heinemannas. 2005 m. sausio 1 d. p 34-35
[3] Quintino L, Costa A, Miranda R ir kt. Suvirinimas didelės galios pluošto lazeriais – preliminarus tyrimas. Mater Des. 2007;28(4):1231-1237.
[4] Casalino G. Lazerinio suvirinimo grįžtamojo ryšio kontrolės tyrimas kiekybine infraraudonųjų spindulių termografija: sąveikos laikas ir nulinės eilės metodas suvirinimo įsiskverbimo kontrolei; iš lazerinio suvirinimo baseino skleidžiamos infraraudonosios spinduliuotės analitinis modeliavimas. Frattura ed Integrità Strutturale. 2016;36:69-77.
[5] Norman P, Karlsson L, Kaplan AFH. Lazerinių taškinių siūlių nuovargis ir gedimo būdas. Inžinerinių gedimų analizė. 2013 m. kovo 1 d. 28:345-57.
[6] Chen G, Liu L, Dunne D ir kt. Magnio lydinio AZ31 lakšto suvirinimas lazeriu. J Mater Process Technol. 2005 m. gegužės 30 d., 166(1):30-6.
[7] Gao C, Hu L, Liu J, Ye X, Chen G. Būdas gauti nedefektų Al-plieno skirtingą lazerinį suvirinimą. Optika ir lazerinė technologija. 2015 m. vasario 1 d.; 66:21-6.
[8] Hu L, Gao C, Liu J ir kt. Lazeriu pašalintos plazmos diagnostika realiuoju laiku, skirta tiksliai stebėti lazerinio suvirinimo kokybę. J Mater Process Technol. 2015 m. spalio 1 d.; 224:233-40.
[9] Normanas P, Karlssonas L, Kaplanas AF. Apžvalga: vario suvirinimas lazeriu į aliuminį, apžvalga. Medžiagų sandoriai. 2013 m. liepos 1 d., 54 (7):878-87.
[10] Peng Y, Chen D, Pan Z ir kt. Skirtingų Al-Cu komponentų, pagamintų selektyvaus lydymo lazeriu, mikrostruktūros ir veikimo įvertinimas. Optika ir lazerinė technologija. 2020 m. vasario 1 d.;123:105991.
[11] Lazerinio suvirinimo įrangos rinka – augimas, tendencijos, COVID-19 poveikis ir prognozės|Mordor Intelligence [internetas]. Mordoro žvalgyba. 2021 m. [cit. 2023 m. sausio 19 d.]. Galima rasti iš: https://www.mordorintelligence.com/industry-reports/laser-welding-equipment-market