Μηχανή συγκόλλησης με λέιζερ. Πλεονεκτήματα, αρχή λειτουργίας, κριτήρια επιλογής

Το λέιζερ ως εργαλείο συγκόλλησης χρησιμοποιήθηκε για πρώτη φορά στη δεκαετία του '60. τότε ήταν λέιζερ κρυστάλλων ρουμπίνι. Η ενεργή βιομηχανική εφαρμογή αυτής της τεχνολογίας ξεκίνησε τη δεκαετία του '80: η ισχύς των εργαστηριακών λέιζερ CO2 έφτασε τα 25 kW, επίσης χρησιμοποιήθηκαν λέιζερ στερεάς κατάστασης Nd-YAG και δίσκοι για συγκόλληση.

Το 1996, μετά από 4 χρόνια έρευνας και δοκιμών, ολοκληρώθηκε το έργο EuroLASER, το οποίο κατέληξε στην έγκριση της εμπορικής χρήσης της συγκόλλησης με λέιζερ στη ναυπηγική βιομηχανία.

Η χρήση μηχανών συγκόλλησης με λέιζερ σε αυτόν τον κλάδο μειώνει το συνολικό κόστος κατά δύο φορές και έχει επίσης αντίκτυπο στο συνολικό χρόνο διεργασίας. Για παράδειγμα, στο Ηνωμένο Βασίλειο, στο ναυπηγείο Vosper Thornycroft, οι κορβέτες είχαν κατασκευαστεί ένα χρόνο γρηγορότερα, ακριβώς λόγω της εισαγωγής της συγκόλλησης με λέιζερ και της κοπής στη διαδικασία παραγωγής. Στη Γερμανία, παρόμοια τεχνολογία στη ναυπηγική βιομηχανία μειώνει το βάρος των πλοίων έως και 30%.

Ενώ στο παρελθόν χρειαζόσασταν τεράστιες μονάδες λέιζερ για να δουλέψετε αποτελεσματικά, τώρα, μια μηχανή συγκόλλησης με λέιζερ ζυγίζει περίπου 45 κιλά και χωράει εύκολα σε μια μπότα αποσκευών αυτοκινήτου.

Αλλά αυτά δεν είναι τα μόνα χαρακτηριστικά των λέιζερ. Σε αυτό το άρθρο θα εξηγήσουμε λεπτομερέστερα τα πλεονεκτήματα της συγκόλλησης με λέιζερ υττερβίου, πώς λειτουργεί, με ποια υλικά, πού και πώς χρησιμοποιείται και τι πρέπει να προσέξετε όταν επιλέγετε μια μηχανή συγκόλλησης με λέιζερ.

Πλεονεκτήματα της συγκόλλησης με λέιζερ και πώς διαφέρει από τις παραδοσιακές μεθόδους

Τα κύρια πλεονεκτήματα των μηχανών συγκόλλησης με λέιζερ είναι η βελτιστοποίηση, η επιτάχυνση και η φθηνότερη διαδικασία της διαδικασίας με ταυτόχρονη μείωση του βάρους της τελικής κατασκευής. Για παράδειγμα, όταν χρησιμοποιήθηκε η συγκόλληση με λέιζερ για την παραγωγή του Airbus A380, το βάρος του αεροσκάφους είχε μειωθεί κατά 15% σε σύγκριση με το προηγούμενο μοντέλο A340 απλά χρησιμοποιώντας συγκολλημένα με λέιζερ πριτσίνια αντί για παραδοσιακά πριτσίνια. Η κατανάλωση κηροζίνης ανά πτήση πέρα από τον Ατλαντικό έχει μειωθεί κατά 750 κιλά, γεγονός που προβλέπεται να εξοικονομήσει 9.000.000 ευρώ σε 25 χρόνια.

Για λόγους σαφήνειας και εξειδίκευσης, θα αναφέρουμε τις μηχανές συγκόλλησης με λέιζερ από έναν από τους ηγέτες της παγκόσμιας αγοράς, τη Wattsan, ως έναν από τους καλύτερους κατασκευαστές που συνδυάζουν ποιότητα, προηγμένη λειτουργικότητα και προσιτή τιμή.

Έτσι, τα πλεονεκτήματα της συγκόλλησης με λέιζερ περιλαμβάνουν:

• Ποιότητα συγκόλλησης. Οι φυσικές και μηχανικές ιδιότητες της συγκόλλησης μετά τη συγκόλληση με λέιζερ είναι ουσιαστικά ίδιες με αυτές του αρχικού υλικού. Δεν υπάρχουν ελαττώματα όπως: θήκες αερίου, αυξημένο πάχος ραφής, αμαύρωση και σκωρίες.
• Μικρή ζώνη που επηρεάζεται από τη θερμότητα. Οι ιδιότητες της ακτινοβολίας λέιζερ καθιστούν δυνατή τη συγκόλληση μετάλλου χωρίς υπερθέρμανση ή υπερβολική καύση του, ελαχιστοποιώντας τις παραμορφώσεις στημονιού. Αυτό ισχύει ιδιαίτερα για μεταλλικά προϊόντα με λεπτά τοιχώματα.
• Ταχύτητα. Σε ορισμένες περιπτώσεις, είναι έως και 4 φορές ταχύτερη από τις συμβατικές μεθόδους συγκόλλησης. Η μέση ταχύτητα συγκόλλησης με λέιζερ είναι 1 έως 10 m/min, με τη συγκόλληση να γίνεται με ένα μόνο πέρασμα.
• Δεν χρειάζεται πρόσθετη επεξεργασία . Συγκεκριμένα, δεν υπάρχει ανάγκη για προετοιμασία άκρων ή προεπεξεργασία και μετα-επεξεργασία.
• Ευστροφία. Η μηχανή συγκόλλησης με λέιζερ είναι κατάλληλη για τα περισσότερα μέταλλα και πλαστικά. Μπορεί να ρυθμιστεί γρήγορα για νέο υλικό. Η συγκόλληση με λέιζερ είναι εύκολο να ενσωματωθεί στη διαδικασία παραγωγής.
• Εύκολο να κυριαρχήσει. Η συγκόλληση με λέιζερ δεν απαιτεί εις βάθος γνώση ή εμπειρία: ακόμη και ένας αρχάριος θα μπει γρήγορα στη διαδικασία χάρη στις προκαθορισμένες λειτουργίες για διαφορετικά υλικά και ρυθμίσεις για την τροχιά της δέσμης λέιζερ για διαφορετικές εργασίες, οι οποίες μιμούνται αυτόματα τις κινήσεις του ηλεκτροδίου παραδοσιακών τύπων συγκόλληση.
• Δεν απαιτείται καλώδιο πλήρωσης. Κατασκευές με διάκενο 0,3 mm ή λιγότερο μπορούν να συγκολληθούν χωρίς σύρμα πλήρωσης με μηχανή συγκόλλησης λέιζερ. Τα εξαρτήματα που κόβονται στις μηχανές κοπής μετάλλων με λέιζερ Wattsan είναι ιδιαίτερα καλά συγκολλημένα. Διαβάστε περισσότερα για τους κόφτες μετάλλων με λέιζερ .
• Ασφάλεια. Η συγκόλληση με λέιζερ είναι πολύ πιο ασφαλής σε σύγκριση με τις παραδοσιακές μεθόδους συγκόλλησης, καθώς δεν απελευθερώνεται λιωμένο μέταλλο ή επικίνδυνοι σπινθήρες κατά τη λειτουργία. Κάνει επίσης τις συνθήκες εργασίας πιο άνετες.

• Συγκόλληση, καθαρισμός και κοπή 3 σε 1. Ορισμένες μηχανές συγκόλλησης με λέιζερ, όπως το Wattsan Laser Weld A1500 , συνδυάζουν τρεις λειτουργίες: συγκόλληση με λέιζερ, καθαρισμό και κοπή. Αυτή η ευελιξία καθιστά δυνατή την απλοποίηση και την επιτάχυνση ορισμένων διαδικασιών παραγωγής.

Πώς λειτουργεί η συγκόλληση με λέιζερ

Μια δέσμη λέιζερ δημιουργείται στην πηγή χρησιμοποιώντας διόδους αντλίας. Στη συνέχεια, κατά μήκος της οπτικής ίνας, η δέσμη περνά σε ένα ενεργό μέσο με ανάκλαση κοντά στο 100% σε ένα πιστόλι συγκόλλησης με λέιζερ όπου είναι εγκατεστημένος ένας φακός εστίασης. Μετά την εστίαση, η δέσμη φτάνει σε μια εξαιρετικά υψηλή φασματική πυκνότητα ισχύος.

Το μέγιστο πάχος της συγκόλλησης με λέιζερ εξαρτάται από την ισχύ του εκπομπού. Το ελάχιστο πάχος μετριέται σε δέκατα ή και εκατοστά του χιλιοστού, ανάλογα με το υλικό, και συμβαίνει με σκόπιμη αποεστίαση.

Το πιστόλι συγκόλλησης έχει ειδικούς ηλεκτρικούς καθρέφτες που μπορούν να οδηγήσουν τη δέσμη λέιζερ για να προσομοιώσουν τη διαδρομή της συγκόλλησης. Ενώ η παραδοσιακή συγκόλληση απαιτεί έναν έμπειρο συγκολλητή για να το κάνει αυτό, η συγκόλληση με λέιζερ απαιτεί απλώς το πιστόλι να καθοδηγείται ομοιόμορφα σε ευθεία γραμμή.

Η συγκόλληση με λέιζερ έχει διάφορους τρόπους διαδρομής δέσμης:

• V,
• Ανω κάτω,
• Εγκύκλιος,
• ΝΤΟ,
• Τετράγωνο,
• Ζιγκ ζαγκ.
• Εικόνα 8
• J
• Τ
• Ίσια Βήμα

Κάθε τύπος διαδρομής χρησιμοποιείται για συγκεκριμένες εργασίες, είτε πρόκειται για συμβατική συγκόλληση, γωνιακή συγκόλληση, πριτσίνωμα ή άλλες εργασίες.

Η συγκόλληση με λέιζερ πραγματοποιείται συνήθως σε περιβάλλον αερίου, το οποίο όχι μόνο δημιουργεί ένα προστατευτικό περιβάλλον για τη συγκόλληση, αλλά και ψύχει το ακροφύσιο και τον προστατευτικό φακό. Για το σκοπό αυτό χρησιμοποιούνται άζωτο, ήλιο και αργό. Η κατανάλωση αερίου στη συγκόλληση με λέιζερ είναι πολύ πιο οικονομική από την παραδοσιακή συγκόλληση.

Τι μπορεί να γίνει με μια μηχανή συγκόλλησης με λέιζερ

Δεδομένου ότι η συγκόλληση με λέιζερ είναι μια αρκετά δαπανηρή τεχνολογία, είναι πιο κατάλληλη για μεγάλες εφαρμογές όπως χημικές, πυρηνικές, πετρελαίου και αερίου, αεροδιαστημική, στρατιωτική, ιατρική, αυτοκινητοβιομηχανία και ναυπηγική βιομηχανία.

Η τεχνολογία γίνεται σταδιακά πιο προσιτή, επομένως χρησιμοποιείται και σε άλλες, μικρότερες, εφαρμογές. Ωστόσο, η συγκόλληση με λέιζερ εξακολουθεί να είναι μια ακριβή λύση για προσωπική χρήση.

Υλικά που μπορούν να συγκολληθούν με μηχανή συγκόλλησης λέιζερ:

• ανθρακούχο χάλυβα,
• χάλυβας χαμηλού κράματος,
• δομικά κράματα υψηλής αντοχής,
• ανοξείδωτοι χάλυβες,
• κράματα αλουμινίου, χαλκού και ορείχαλκου,
• τιτάνιο,
• πλαστικά είδη,
• ανόμοια υλικά.

Τύποι συγκολλήσεων που πρέπει να γίνουν:

• πισινός,
• άρθρωση άκρης,
• άρθρωση μπλουζών,
• άρθρωση αγκαλιάς,
• γωνιακός σύνδεσμος.

Κριτήρια επιλογής μηχανής συγκόλλησης με λέιζερ

Εάν έχετε αποφασίσει να αγοράσετε μια συγκόλληση με λέιζερ, αξίζει να δείτε την ισχύ του εκπομπού, τη λειτουργικότητα και τη χρηστικότητα του πιστολιού συγκόλλησης, τις επιλογές λογισμικού, τη μέθοδο ψύξης και τη συμβατότητα με τους τροφοδότες σύρματος πλήρωσης.

Εκπομπός συγκόλλησης με λέιζερ και η ισχύς του

Η ισχύς καθορίζει το πάχος που θα μπορεί να συγκολλήσει η μηχανή συγκόλλησης με λέιζερ σε καλή ποιότητα. Τα συγκεκριμένα πάχη συγκόλλησης των βασικών υλικών φαίνονται στον παρακάτω πίνακα.

Πιστόλι συγκόλλησης με λέιζερ και οι λειτουργίες του

Το πιστόλι λέιζερ είναι ελαφρύ, επομένως είναι εύκολο να εργάζεται για μεγάλες περιόδους χωρίς διακοπή σε οποιαδήποτε θέση, ακόμη και σε δυσπρόσιτα μέρη.

Λόγω της κεφαλής διπλού κινητήρα, τα πιστόλια συγκόλλησης λέιζερ Wattsan είναι σε θέση να προσομοιώνουν ειδικές διαδρομές συγκόλλησης σχεδιασμένες για διαφορετικές εργασίες.

Το πλάτος της ραφής είναι ρυθμιζόμενο από 0,1 έως 5 mm. Το μήκος της ίνας είναι 5 μέτρα στάνταρ, αλλά μπορεί να γίνει 10, 15 ή 20 μέτρα.

Ορισμένα προηγμένα μοντέλα, όπως το Laser Weld A1500 , επιτρέπουν επίσης τη χρήση της συγκόλλησης με λέιζερ ως μηχανή κοπής λέιζερ και καθαρισμού με λέιζερ.

Τροφοδότης καλωδίων πλήρωσης

Για συγκόλληση χωρίς σύρμα πλήρωσης, τα μέρη πρέπει να ταιριάζουν καλά μεταξύ τους. Μπορείτε να εργαστείτε χωρίς σύρμα πλήρωσης εάν το διάκενο μεταξύ των εξαρτημάτων δεν υπερβαίνει τα 0,3 mm.

Οποιοσδήποτε τροφοδότης σύρματος με διάμετρο 0,8, 1,0, 1,2 και 1,6 mm είναι κατάλληλος για μηχανές συγκόλλησης Wattsan και το πιστόλι συγκόλλησης είναι επίσης προσαρμοσμένο για αυτό.

Λογισμικό, χαρακτηριστικά και εύρος ρυθμίσεων για συγκόλληση με λέιζερ

Οι μηχανές συγκόλλησης με λέιζερ Wattsan έχουν:

• φιλική προς το χρήστη διεπαφή, με όλες τις ρυθμίσεις να εμφανίζονται στην οθόνη.
• 70 προκαθορισμένες παράμετροι συγκόλλησης για διαφορετικά μέταλλα και πάχη.
• τη δυνατότητα να αποθηκεύσετε τις δικές σας ρυθμίσεις παραμέτρων για τις πιο συχνές εργασίες (μπορείτε να αλλάξετε το ποσοστό ισχύος, τη συχνότητα της ακτινοβολίας λέιζερ από 50 σε 30 000 Hz, τη συχνότητα επαναλήψεων των μοτίβων τροχιάς συγκόλλησης, τον κύκλο φόρτωσης, γνωστό και ως καθήκον κύκλος και άλλες παράμετροι)
• έλεγχος της διαμόρφωσης/σχήματος της συγκόλλησης
• το αέριο και η δέσμη λέιζερ ελέγχονται μέσω του πιστολιού συγκόλλησης
• ρύθμιση πλάτους ραφής στην περιοχή 0,5-5 mm
• προγραμματισμένος έλεγχος πίεσης αερίου.

Ψύξη συγκόλλησης με λέιζερ

Η πιο κοινή ψύξη για τις μηχανές συγκόλλησης με λέιζερ είναι ένας ψύκτης ενσωματωμένος στο περίβλημα με δύο κυκλώματα: ένα για την ψύξη του πομπού και το άλλο για την ψύξη του πιστολιού συγκόλλησης. Το πλεονέκτημα της υδρόψυξης είναι ότι μπορείτε να συγκολλάτε συνεχώς όλο το εικοσιτετράωρο.

Η ψύξη του αέρα απαιτεί περιοδικές διακοπές εργασίας για την ομαλοποίηση της θερμοκρασίας, αλλά η πρακτική δείχνει ότι τέτοιες διακοπές είναι τις περισσότερες φορές φυσικές και αναπόφευκτες κατά τη διαδικασία συγκόλλησης.

Το κύριο πλεονέκτημα της αερόψυκτης συγκόλλησης είναι η συμπαγής της. Εάν σκοπεύετε να αγοράσετε μια μηχανή συγκόλλησης με λέιζερ, συγκρίνετε το υδρόψυκτο Wattsan Laser Weld 1000 με το αερόψυκτο Wattsan Laser Weld A1500. Το πρώτο μοντέλο ζυγίζει 180 κιλά και έχει διαστάσεις 1120x550x1120 mm, ενώ το δεύτερο, το αερόψυκτο μοντέλο, ζυγίζει μόλις 45 κιλά και έχει διαστάσεις σχεδόν τις μισές: 650x300x621 mm.

συμπεράσματα

Η συγκόλληση με λέιζερ ξεπερνά τις παραδοσιακές μεθόδους συγκόλλησης κατά συντελεστή 3 έως 4, με μια ραφή που είναι απόλυτα επίπεδη και λεία και έχει ιδιότητες πανομοιότυπες με το αρχικό υλικό. Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο η συγκόλληση με λέιζερ είναι το μέλλον κάθε κλάδου όπου απαιτείται τεχνολογία συγκόλλησης.

Εάν θέλετε να αγοράσετε μια μηχανή συγκόλλησης με λέιζερ, είναι σημαντικό όχι μόνο να επιλέξετε τη σωστή μηχανή, αλλά και να επικοινωνήσετε με μια αξιόπιστη εταιρεία.

Η Virmer όχι μόνο προμηθεύει μηχανές συγκόλλησης λέιζερ στην ΕΕ, αλλά παρέχει επίσης τις ακόλουθες υπηρεσίες:

• Οι ειδικοί συγκόλλησης λέιζερ Virmer θα σας δώσουν μια λεπτομερή διαβούλευση και θα απαντήσουν σε όλες τις ερωτήσεις σας,
• Οι διευθυντές μας πραγματοποιούν διαδικτυακές επιδείξεις του εξοπλισμού και δείχνουν τη διαδικασία συγκόλλησης με λέιζερ στα υλικά με τα οποία θα εργαστείτε,
• Οι μηχανικοί της Virmer πραγματοποιούν την εκκίνηση, την ενσωμάτωση της μηχανής συγκόλλησης με λέιζερ στη γραμμή παραγωγής, την εκπαίδευση, τη συντήρηση και την επισκευή των μηχανών συγκόλλησης με λέιζερ.

Με το Virmer, λαμβάνετε εγγύηση και έγκαιρη παράδοση. Για περισσότερες λεπτομέρειες, επικοινωνήστε με τους διαχειριστές μας: +31852731786 ή στείλτε μας email στο info@virmer.com .