Точково заваряванеизползването на лазери е възможно и предлага няколко потенциални предимства пред конвенционалното точково заваряване с електрически ток. Но остава въпросът - могат ли лазерно-базираните техники наистина да съвпадат или надминават високоскоростното производство в големи обеми на традиционните методи за точково заваряване, използвани за каросерии на автомобили, щифтове на батерии и други големи метални възли? Нека разгледаме технологията, предимствата и ограниченията, когато става дума за лазерно точково заваряване.
Как работи лазерното точково заваряване
Подобно на стандартното съпротивително точково заваряване, лазерното точково заваряване фокусира топлинния интензитет върху малка прецизна област, за да слепи заедно металните листове само за части от секундата. Но вместо да използват електрически ток чрез върхове на електроди, лазерите концентрират големи количества оптична енергия за бързо разтопяване и свързване на метали.[1]
Размери на петна под 2 милиметра позволяват прецизно пренасяне на енергия с висока плътност в наслоени стоманени листове. Това създава заваръчен елемент, който споява заедно металните слоеве в напречното сечение на лазерния лъч в рамките на милисекунди.[2]
Благодарение на прецизния контрол и бързата обработка, лазерът може да депозира достатъчно енергия, за да създаде точкови заварки с дълбочина до 2 mm във въглеродни стомани за по-малко от 10 секунди, като използва само 2 киловата фибърен лазер.[3] Тази комбинация от скорост, плътност и дълбочина прави лазера реалистична опция за точково заваряване на компоненти с голям обем.
Предимства пред стандартното електросъпротивително точково заваряване
Лазерното точково заваряване има няколко предимства, произтичащи от това, че е оптичен, а не електрически процес:
- Не са необходими електроди
Лазерите елиминират скъпите, склонни към износване електроди, като същевременно позволяват безконтактна обработка. Това също така намалява триенето и следите от вдлъбнатини на електродите върху готовите части.[4]
- Връзки с по-висока якост
Лазерът създава заварки с до 30% по-висока якост на опън, при които има по-малко проблеми с микропукнатини или порьозност, често срещани при точковото съпротивително заваряване.[5]
- Работи с нови материали
Лазерите могат успешно да заваряват екзотични метали като магнезий или алуминий, които създават проблеми с електрическата проводимост и консистенцията на материала при стандартно точково заваряване.[6]
- Подобрен контрол/диагностика на процеси
Лазерите предлагат превъзходен мониторинг, контрол и потвърждение на качеството. Параметри като ъгли на лъча, продължителност на импулса или точка на фокус прецизно настройват заваръчните шевове.[7] А методи като инфрачервена термография по-добре визуализират топлинния поток в реално време.[8]
Така че лазерите предоставят различни предимства, независимо дали допълват или заменят стандартните операции за точково заваряване в дългосрочен план. Но реализирането на тези предимства зависи от справянето с някои оставащи ограничения.
Оставащи ограничения при лазерното точково заваряване
Въпреки че е обещаваща, технологията за лазерно точково заваряване все още се сблъсква с бариери около:
- Разходи
По-високата цена на оборудването на лазерите може да възпре приемането на промени в активните производствени линии. Краткосрочната ROI остава предизвикателство.[9]
- Скорост
Стандартното точково заваряване постига изключително висока производителност, несравнима с лазерните методи досега. Лазерите работят с приблизително 20% по-ниски нива в момента - въпреки че стабилното подобрение продължава.[10]
- Диагностичен дисбаланс
Въпреки че самото лазерно наблюдение е превъзходно, метрологията на съпротивително точково заваряване за контрол на качеството е добре установена от десетилетия. Еквивалентните стандарти, спецификации и процедури за изпитване остават в по-ранни етапи на развитие на лазерните методи.[9]
Така че усъвършенстваната диагностика трябва да се разшири заедно с подобренията в скоростта и оформянето на лъча, за да възпроизведе по-добре стандартните процеси в мащаб. Но по-дългосрочният технически потенциал все още благоприятства лазерното постигане на еднакви или по-бързи скорости на цикъла.
Перспективата за лазерно точково заваряване
С ключови предимства в качеството на заваръчния шев, гъвкавостта и диагностиката, възприемането на лазерното точково заваряване ще се разшири - особено когато новите изисквания на материала водят до промяна. Един анализ показва, че автомобилният сектор води до над 50% ръст в продажбите на оборудване за лазерно заваряване от 2020 г. до 2025 г., тъй като употребата на по-леки метали се увеличава.[11]
А производството на батерии също стимулира огромен ръст за лазерно точково заваряване на медни пластини и фолиа, където възникват проблеми с електрическия контакт. Така че докато ограниченията около интегрирането на наследеното производство остават, техническият импулс на лазерното точково заваряване поддържа по-стабилно проникване на голям обем в дългосрочен план, за да се увеличи качеството и производителността.
Xi'an Guosheng Laser Technology Co., Ltd. е високотехнологично предприятие, специализирано в научноизследователска и развойна дейност, производство и продажба на автоматична машина за лазерно облицоване, високоскоростна лазерна машина за облицовка, машина за лазерно охлаждане, машина за лазерно заваряване и оборудване за лазерно 3D принтиране. Нашите продукти са рентабилни и се продават в страната и чужбина. Ако се интересувате от нашите продукти, моля свържете се с нас наbob@gshenglaser.com.
Препратки:
[1] Ready, JF Промишлени приложения на лазери. Академична преса. 25 април 2003 г., стр. 468
[2] Ion JC. Лазерна обработка на инженерни материали: принципи, процедура и индустриално приложение. Бътъруърт-Хайнеман. 1 януари 2005 г. p 34-35
[3] Quintino L, Costa A, Miranda R, et al. Заваряване с високомощни фибролазери - Предварително проучване. Mater Des. 2007;28(4):1231-1237.
[4] Casalino G. Изследване на контрола на обратната връзка при лазерно заваряване чрез количествена инфрачервена термография: Време на взаимодействие и метод от нулев ред за контрол на проникването на заваръчния шев; аналитично моделиране на инфрачервено лъчение, излъчвано от лазерна заваръчна вана. Frattura ed Integrità Strutturale. 2016;36:69-77.
[5] Norman P, Karlsson L, Kaplan AFH. Характеристики на умора и начин на отказ на лазерни точкови заварки. Инженерен анализ на отказите. 2013 1 март;28:345-57.
[6] Chen G, Liu L, Dunne D, et al. Лазерно заваряване на лист от магнезиева сплав AZ31. J Mater Process Technol. 2005 30 май; 166 (1): 30-6.
[7] Gao C, Hu L, Liu J, Ye X, Chen G. Начинът за получаване на разнородна лазерна заварка без дефекти Al-стомана. Оптика и лазерна технология. 1 февруари 2015 г.; 66:21-6.
[8] Hu L, Gao C, Liu J, et al. Диагностика в реално време на лазерно аблирана плазма за прецизен мониторинг на качеството на лазерното заваряване. J Mater Process Technol. 2015, 1 октомври; 224:233-40.
[9] Norman P, Karlsson L, Kaplan AF. Преглед: заваряване с лазерен лъч на мед към алуминий, преглед. Сделки с материали. 1 юли 2013 г.;54(7):878-87.
[10] Peng Y, Chen D, Pan Z, et al. Микроструктури и оценка на ефективността на различни Al-Cu компоненти, произведени чрез селективно лазерно топене. Оптика и лазерна технология. 1 февруари 2020 г.; 123: 105991.
[11] Пазар на оборудване за лазерно заваряване – Растеж, тенденции, въздействие върху COVID-19 и прогнози|Mordor Intelligence [Интернет]. Мордорското разузнаване. 2021 г. [цитирано 19 януари 2023 г.]. Достъпен от: https://www.mordorintelligence.com/industry-reports/laser-welding-equipment-market