7 najvažnijih prednosti laserske mašine za proizvodnju metala

Vrhunska preciznost i točnost tH Stroj za lasersko zavarivanje

Kako visoka gustoća energije i fokus zraka omogućuju zavarivanje na mikronnoj razini

Laserska oprema za zavarivanje dolazi do mikronove razine zahvaljujući tome kako koncentrišu energiju i kontroliraju gdje zrak udara. Ove naprave zapravo fokusiraju lasersku svjetlost na tačke manje od 0,1 mm u prečniku, što znači da isporučuju super intenzivnu toplinu točno tamo gdje je potrebno. Što je bilo s time? Svajanje koje stoji točno gdje treba, obično unutar 5 mikrona od mete. Za razliku od tradicionalnog luka koje često iskrivljava materijale zbog nejednakog zagrijavanja, laseri omogućavaju operaterima da u svakom mjestu ubace točno odgovarajuću količinu toplote. A budući da nema fizičkog kontakta, ovi sustavi mogu održati odgovarajuću dubinu prodiranja čak i kada rade na složenih oblika. Krajnji proizvod ima i mnogo čistije šavove, pa tvornice troše manje vremena na čišćenje nakon varenja.

Primjene u industrijama s visokim tolerancijama: automobilska, zrakoplovna i medicinska uređaja

Lasersko zavarivanje donosi nevjerojatnu razinu preciznosti bez koje mnoge industrije jednostavno ne mogu živjeti prilikom proizvodnje dijelova koji apsolutno moraju raditi kako treba svaki put. Automobilske tvrtke koriste ovu tehnologiju posvuda, posebno za one male ubrizgavače goriva koji moraju izdržati pritisak veći od 200 bara bez da se izliječe ni jedna kap. Gore na nebu, inženjeri zrakoplova okreću se laseru pri popravljanju lopatica turbine jer čak i najmanji odstupanj od savršenih zavarivanja je bitan ovdje govorimo o održavanju stvari unutar tolerance širine dlake od 0,05 mm. Za proizvođače medicinske opreme, lasersko zavarivanje je doslovno spasavanje života. Trebaju one pacemaker kućice potpuno čvrsto zapečaćene protiv tjelesnih tekućina, i kirurški instrumenti spojeni zajedno bez ikakvog rizika od čestica koji se otpuste unutar nekoga tijekom operacija. Ono što se zaista ističe je koliko je ova metoda dosljedno pouzdana serija za serijom, što je upravo razlog zašto će vam većina proizvođača reći da ispunjavanje tih strogih zahtjeva ISO 13485 i AS9100 nije samo lijepo imati stolne uloge u današnje vrijeme.

Strategija: Integracija laserskog zavarivanja za kritične komponente koje zahtijevaju stroge tolerancije

Da bi se lasersko zavarivanje ispravno za te precizne poslove, potrebno je pronaći najbolju tačku sa svim uključenim parametrima. Većina ljudi počinje vršenjem nekoliko destruktivnih testova na uzorcima spojeva, što pomaže da se shvati što najbolje radi za trajanje energije obično negdje između 1 i 20 milisekundi pulsa i gdje točno fokusirati zrak. Tijekom stvarne proizvodnje, imati vizualne sustave koji mogu pratiti šavove u stvarnom vremenu postaje vrlo važno. Ovi sustavi trebaju najmanje 10 mikrometara rezolucije da uhvate bilo kakve probleme kako se događaju. Kad se radi s tim komplikovanim bakrenim aluminijumskim spojevima koji se tako često pojavljuju u baterijama električnih vozila, posebni uzorci oscilacije zraka postaju potrebni za upravljanje stvaranjem intermetalličkih spojeva. I ne zaboravimo na automatizirane uređaje opremljene mehanizmima povratne sile. Ova vrsta postavke održava dijelove dosljedno poravnane tijekom proizvodnih redova, ostajući unutar tog tesnog tolerantnog opsega od manje od 25 mikrometara varijanse od početka do kraja.

Smanjena zona pogođena toplinom i smanjeno izobličavanje

Zašto lasersko zavarivanje proizvodi manje HAZ-a u usporedbi s MIG/TIG metodama

Područje na koje utječe toplina prilikom korištenja laserskog zavarivanja je mnogo manje u usporedbi s MIG ili TIG tehnikama jer laseri koncentrirati svoju energiju tako usko s snopovima mjerenima u mikronima. Tradicionalno luka zavarivanje širi toplinu na veće površine, što može učiniti HAZ oko tri puta veći. Laserska oprema usmjerava toplinu točno tamo gdje je potrebno, smanjujući neželjene efekte u blizini. Istraživanja pokazuju da ovaj fokusirani pristup smanjuje veličinu HAZ-a negdje između 60 i 90 posto na temelju toplinskih slika snimljenih tijekom testiranja. Što to znači za materijale je da bolje zadržavaju svoje originalne karakteristike, a one dosadne promjene zrna koje se događaju s redovnim zavarivanjem jednostavno se ne događaju tako često.

Prevencija deformacija u tankogalijskim metalima i osjetljivim sastavima

Lasersko zavarivanje stvara mnogo manje zone pogođene toplinom u usporedbi s tradicionalnim metodama, što pomaže spriječiti probleme sa deformacijom u vrlo tankim metalima debljine ispod 1 mm. To je jako važno za stvari poput osjetljivih elektroničkih dijelova ili medicinskih implanata gdje čak i mala distorzija može biti problematična. Način na koji laseri usmjeravaju svoju energiju na tako mala područja u osnovi zaustavlja one dosadne toplinske ekspanzije koje se događaju s MIG ili TIG zavarivanjem. Neke zrakoplovne tvrtke su zapravo zabilježile oko 75 posto smanjenje u fiksiranju iskrivljenih dijelova od titana nakon što su prešle na lasersku tehnologiju. Ima smisla jer kontrolirano zagrijavanje drži sve dimenzionalno stabilno, a istovremeno stvara jake spojeve koji se dobro drže tijekom vremena.

U slučaju da se primjenjuje u sustavu za proizvodnju električne energije, u skladu s člankom 6. stavkom 1. točkom (a) ovog članka, primjenjuje se sljedeći postupak: Uvođenje oscilacije zraka kako bi se energija ravnomjerno raspoređivala i uvijek provoditi ispitivanje zavarivanja s praćenjem termoparom kako bi se potvrdili toplinski profili prije proizvodnje u punoj mjeri.

Brže brzine zavarivanja i veća proizvodna snaga

Laserske mašine za zavarivanje pružaju neprikosnovanu brzinu proizvodnje u usporedbi s tradicionalnim metodama, transformirajući proizvodnu učinkovitost. Koncentriranjem snagnih zraka koji odmah topiju i spajaju materijale, ovi sustavi eliminišu sporije cikluse grijanja u arkovitim procesima. Ova temeljna prednost omogućuje proizvođačima postizanje prolaznosti koja je ranije bila nedostupna konvencionalnom opremi za zavarivanje.

Lasersko ili tradicionalno zavarivanje: brzine u proizvodnji velikih količina

Na modernim automobilskim i zrakoplovnim proizvodnim linijama, lasersko zavarivanje može biti oko četiri do pet puta brže od starih MIG/TIG tehnika, na temelju onoga što vidimo iz izvješća industrije koji dolaze 2025. Ono što ovu metodu čini tako privlačnom je to što ne zahtijeva zamjenu elektroda ili prilagođavanje materijala punjenja tijekom rada, što znači da strojevi mogu raditi neprekidno bez prekida. U pogledu proizvodnje električnih vozila, u skladu s člankom 11. stavkom 3. stavkom 3. Jedini laserski uređaj može zavarivati stotine šavova u satu, dok bi tradicionalnim radnjama bile potrebne nekoliko različitih stanica samo da bi se držale istovjetnih nivoa proizvodnje.

U skladu s člankom 3. stavkom 2.

U skladu s člankom 4. stavkom 1.

• Pulsni režim pruža kontrolirane, intermitentne eksplozije energije za osjetljive spojeve u elektronici
• Kontinuirani valovni način u slučaju da je proizvodnja električne energije u skladu s člankom 6. stavkom 1. točkom (a) ovog članka, u skladu s člankom 6. stavkom 1. točkom (a) ovog članka, ne može se upotrebljavati električna energija u skladu s člankom 6. stavkom 1. točkom (a) ovog članka.
  Moderni laseri od vlakna (izlaz do 10 kW) omogućuju prebacivanje između modova u stvarnom vremenu, smanjujući vrijeme promjene procesa za 30% uz održavanje integriteta zavarivanja u različitim debljinama materijala.

Studija slučaja: postizanje povećanja proizvodnje za 40% u industrijskoj proizvodnoj liniji

Jedan brodogradnički proizvođač primijenio je tehnologiju dinamičnog lasera kako bi zamijenio podmorno luka zavarivanje. Optimizacijom žarišnih točaka i parametara snage postigli su:

Veća svestranost u zavarivanju različitih i naprednih metala

Priključivanje složenih kombinacija materijala: od nehrđajućeg čelika do aluminija

Tehnologija lasiranja laserom je probila stare granice kada je u pitanju spajanje metala koji se ranije nisu dobro igrali. Nedavno istraživanje objavljeno u časopisu Frontiers in Physics pokazuje da vlakneni laseri mogu zavarivati nehrđajući čelik na aluminij s 95% učinkovitosti. To je prilično impresivno s obzirom na to da se ova metalna kombinacija stalno razbijala običnim metodama zavarivanja lukom. Tajna leži u mogućnosti prilagođavanja laserskih valova posebno za svaku vrstu materijala. Aluminij treba valnu dužinu oko 1 mikrometar jer toliko reflektuje svjetlost, dok čelik radi bolje s dužim 10,6 mikrometar. Plus, fokusirana isporuka energije pomaže spriječiti te dosadne intermetallic spojevi od formiranja u zglobu. Izgraditelji brodova već iskoriste ovaj napredak kako bi izgradili trupa koja bolje otporna na koroziju i koja teže gotovo 18% manje nego što su to mogli napraviti korištenjem konvencionalnih tehnika.

Prilagođivanje valne dužine i snage za optimalno kompatibilnost materijala

Prevazilaženje nesukladnosti toplinske ekspanzije pomoću hibridnih laserskih luka

Kada je riječ o spajanju različitih metala, hibridno lasersko-lukovo zavarivanje nudi nešto posebno. Iskoristi nizak ulaz toplote lasera oko 140 džeula po milimetr, a istovremeno koristi od sposobnosti luka za zavarivanje da prekine praznine. Ova kombinacija pomaže u rješavanju problematičnih razlika u toplotnom širenju između bakra i čelika, koje mogu biti oko 0,3 mm po mm. Ispitivanja na terenu u nekoliko elektrana pokazala su da se pomoću ove metode smanjuje potreba za dodatnim obradnim radom nakon varenja za otprilike 60%. Ono što je ovu tehniku posebno impresivno je to koliko brzo mijenja iz izvora energije u druge - samo 0,1 sekunde, prema istraživanju objavljenom u Scientific Reports prošle godine. Zbog toga inženjeri mogu neprekidno zavarivati cijevi hladne tekućine u nuklearnim reaktorima, iako se ti dijelovi tijekom svog radnog vijeka suočavaju s tisućama toplinskih ciklusa.

Dugočasovna troškovna učinkovitost i skalabilnost u pametnoj proizvodnji

Izravnavanje početnih ulaganja s povratom dobiti od automatizacije i manjih troškova rada

Laserske mašine za zavarivanje u početku su svakako skuplje u usporedbi s starijom opremom, no tvrtke u vremenu štede novac zahvaljujući automatizaciji i manjim troškovima za rad. Ovi automatizirani sustavi smanjuju rad na radnom mjestu i povećavaju količinu koja se proizvodi svaki dan, tako da tvornice mogu premjestiti svoje radnike na poslove koji su zapravo važniji za rast poslovanja. Neka istraživanja o ažuriranju tvorničkih postavki pokazuju da kada proizvođači usvoje pametnu tehnologiju, njihov radni tok postaje glatkiji i troškovi rada se smanjuju bez žrtvovanja kvalitete proizvoda. Većina poduzeća vidi da se njihova ulaganja isplaćuju u roku od dvije do tri godine jer troše manje na osoblje i manje troše materijale. To ima smisla posebno za mjesta koja proizvode proizvode u velikim količinama gdje se svaka mala ušteda brzo povećava.

Poboljšanje sigurnosti na radnom mjestu smanjenjem dima, zračenja i ručnog djelovanja

Laserskim zavarivanjem radnici na podu postanu mnogo sigurniji jer se u odnosu na tradicionalne tehnike zavarivanja lukom proizvodi oko 70 posto manje dima i smanjuje opasnost od zračenja. Moderni laserski sustavi su dizajnirani s kućištima koje sve zadržavaju tijekom procesa zavarivanja, tako da operatori više ne udišu sve one štetne čestice ili bulje direktno u zasljepljujuće svjetla. Osim toga, automatizirane funkcije znači manje direktnog kontakta s gorljivim materijalima i elektrodama, što smanjuje opasnost od opekotina, problema s rukama i zglobovima od stalnog ponavljanja, i rizik od udara struje. Tvornice koje usvoje ovu tehnologiju javljaju o boljim sigurnosnim rezultatima, plus uštedi novca na troškovima povezanim s nesrećama, novčanim kaznama za nepoštovanje propisa i plaćama osiguranja za ozlijeđene članove osoblja.

Integrirati laserske mašine u industriju 4.0 i automatizirane proizvodne linije

Tehnologija lasiranja laserom igra ključnu ulogu u stvaranju industrije 4.0 u tvornicama, posebno kada se kombinuje s pametnim proizvodnim sustavima IoT-a. Moderni laserski zavarivači šalju podatke izravno na centralne upravljačke ploče, što pomaže tvornicama da predvide kvarove opreme prije nego se dogode, prate kvalitetu proizvoda i omogućavaju operaterima da prilagode procese prema potrebi. Fabrike izvješćuju o smanjenju neočekivanih zaustavljanja za oko 30 do 40 posto zahvaljujući ovoj poveznici, plus mogu povećati proizvodnju jednostavno dodavanjem više modularnih automatizacijskih jedinica gdje je potrebno. Ono što lasersko zavarivanje izdvaja je to kako dobro radi s robotiziranim rukama i transportnim sustavima, stvarajući proizvodne postavke koje se mogu brzo prilagoditi prilikom prelaska između različitih proizvoda ili proizvodnih redova. Ova fleksibilnost štedi novac i vrijeme tijekom promjene proizvoda.

Česta pitanja

Što je lasersko zavarivanje i kako radi?

Lasersko zavarivanje je proces koji koristi laserski zrak za spajanje materijala. Laser pruža koncentrirani izvor toplote koji topi materijal na malom i preciznom području, omogućavajući vrlo precizne zavarivanja.

Koje industrije imaju koristi od laserske tehnologije?

Industrije poput proizvodnje automobila, zrakoplovstva i medicinske opreme znatno imaju koristi od laserskog zavarivanja zbog njegove preciznosti i dosljednosti, koje su ključne za komponente visoke tolerancije.

U slučaju toplotne zone (HAZ) u zavarivanju:

U slučaju da je proizvodni proces u skladu s člankom 6. stavkom 2. točkom (a) ovog članka, to je: Lasersko zavarivanje proizvodi manju HAZ u usporedbi s konvencionalnim metodama zavarivanja, što minimizira distorzije.

Kako lasersko zavarivanje poboljšava proizvodnu učinkovitost?

Lasersko zavarivanje povećava proizvodnu učinkovitost omogućavajući brže brzine zavarivanja i smanjuje potrebu za post-zavarivanjem, što dovodi do većeg prijenosa i manje vremena zastoja.

Mogu li se strojevi za lasiranje laserskim svjetlom integrirati u automatizirane proizvodne linije?

Da, laserske mašine za zavarivanje su vrlo kompatibilne s automatiziranim proizvodnim linijama i sustavima industrije 4.0, što olakšava proizvodnju na temelju podataka i učinkovito upravljanje procesima.