Be siūlių ir stipru: kaip automatiniai lazeriniai suvirintojai pasiekia tobulus, aukštos stiprybės sujungimus

Kaip Automatinis lazerinis suvirinimo įrenginys Technologija užtikrina tikslumą ir nuoseklumą

Automatinės lazerinio suvirinimo sistemos pasiekia nepalyginamą tikslumą dėka integruotos automatizacijos ir pažangios optinės kontrolės.

Integracija su CNC ir robotų sistemomis visapusiškai automatizuoti procesui

Šios sistemos sinchronizuojamos su CNC valdikliais ir šešių ašių robotais, kad atliktų sudėtingus suvirinimo maršrutus su ±0,02 mm pakartojamumu. Uždaros kilpos grįžtamasis ryšys realiu metu koreguoja suvirinimo parametrus, pašalina rankinės kalibravimo vėlavimus ir sumažina paruošimo laiką 65 % lyginant su tradicinėmis metodikomis (pramonės ataskaita 2023 m.).

Pagrindiniai komponentai: lazerio šaltinis, optinė perdavimo sistema ir spindulio valdymas

• Pluoštiniai lazerio šaltiniai : Generuokite 1,070 nm bangos ilgio spindulius su <0,5 % galios svyravimu
• Dinaminės fokusavimo optika : Išlaikykite spindulio skersmens pastovumą ±5 mikronų ribose per 3D kontūrus
• Galvanometriniai skeneriai : Leiskite 15 m/s spindulio pozicionavimą greitam siūlės sekimui

A 2024 metų lazerinio apdorojimo tyrimas patvirtina, kad sistemos su adaptacine spindulio formavimo technologija sumažina suvirinimo poras aliuminio lydiniais 92 %.

Vaizdu vedamas lygiavimas ir realaus laiko detalių pozicionavimas

Didelio greičio CMOS kameromis su 25 μm/pikselį raiška nustatomos detalės paviršiaus charakteristikos prieš suvirinimą, o lazeriniai trianguliacijos jutikliai seka sujungimo vietų padėtį 1 000 Hz dažniu. Ši dviguba patvirtinimo sistema kompensuoja ±1,5 mm detalių netikslumus aukšto greičio gamybos metu.

Įrankių ir spaustuvų projektavimas maksimaliam suvirinimo tikslumui

Vacuumo pagrindu veikianti tvirtinimo sistema išlaiko 0,05 mm plokštumos nuokrypio ribą 1 m² darbo plotuose, kas yra būtina akumuliatoriaus elementų kontaktinių juostelių suvirinimui. Lankstūs vario lydinio įveržėjai sklaido likutinę šilumą, neleidžiant terminei deformacijai plonų lakštų medžiagose per daugiafazį suvirinimą.

Aukštos stiprybės ir patikimų jungčių pasiekimas reikalaujamose aplikacijose

Lazerinis suvirinimas automobilių akumuliatorių gamyboje: našumo duomenys ir ilgaamžiškumas

Automatiškai naudojami lazeriniai suvirintojai gali kurti jungtis litio jonų baterijų korpusuose, kurių stiprumas viršija 450 MPa, kas yra įspūdinga, palyginti su įprastais atsparumo suvirinimo metodais. Šį atradimą 2023 m. Paskelbė „Journal of Material Science“. Kas daro šiuos lazerius tokiais veiksmingais? Jie tiekia energiją tiksliai ten, kur ji reikalinga, sukuriant siaurus, bet gilias siūles, nesugadinant šalia esančių dalių, kurios lengvai pažeidžiamos šilumos. Automobilių gamintojai taip pat plačiai testuoja šias sistemas. Jų rezultatai rodo apie 98,6 procentų sėkmingumo lygį pirmą kartą suvirinant baterijų kontaktus, net po daugiau nei pusės milijono temperatūrinių smūgių, svyruojant nuo šalčio minus 40 laipsnių Celsijaus iki karštos aplinkos 85 laipsnių Celsijaus.

Tiksli galios tankių elektronikos sujungimas minimalios šiluminės įtakos būdu

Naudojant automatus lazerio suvirinimo įrenginius, būtina išlaikyti šilumos padavimą žemiau 35 J/mm, nes tai padeda išlaikyti puslaidininkių vientisumą galios moduliuose. Tuo pačiu metu šie sistemos gali gaminti tolygius siūlus, kurių paviršiaus šiurkštumas siekia vos 0,12 mikrometrų. Toks valdymo lygis daro visą skirtumą magistralės jungtims, kur kontaktinė varža nuosekliai išlieka žemiau 0,8 miliohmų. Tai yra labai svarbu aukštos įtampos 800 V elektrinių transporto priemonių baterijų sistemoms, kurioms reikia patikimų jungčių. Šiuolaikiniai įrenginiai dabar turi realaus laiko spindulio svyravimo funkciją, pasiekiančią dažnius apie 2000 Hz. Ši funkcija puikiai veikia kompensuojant nedidelius detalių pokyčius gamybos metu, užtikrinant hermetiškus sandarus net ir esant nevisiškai idealioms paviršiaus sąlygoms, kurios yra įprastos gamybos aplinkose.

Atvejo tyrimas: Aukštos stiprumo suvirinimo darbai, įmonė Yangjiang Jianheng Intelligent Equipment Co., Ltd.

Vedanti kinų gamintoja demonstravo 0,08 mm padėties tikslumą kasdien suvirinant 12 000 taškų inversijos gamybos linijose, naudodama vaizdu vadovaujamus lazerinius sistemas. Jų hibridiniai aliuminio-medi varžtai parodė:

Po gamybos atlikti testai parodė 99,4 % sąjungos vientisumą po 15 metų trukmės senėjimo modeliavimo, patvirtinant ilgalaikį patikimumą sunkiomis eksploatacijos sąlygomis.

Iškraipymo ir šilumos paveiktų zonų mažinimas bekontaktiniu apdorojimu

Minimalios šilumos paveiktos zonos (HAZ) privalumai sąjungos vientisumui ir medžiagos savybėms

Lazeriniai suvirintojai automatiškai sukuria sujungimus, kuriuose yra apie 40 % mažiau iškraipymų nei tradicinėmis lankinio suvirinimo metodikomis, tai rodo Ponemono 2023 m. tyrimas. Jie tai daro todėl, kad energija sutelkiama į spindulius, kurių plotis siekia tik mikrometrus. Rezultatas? Šiluma į medžiagą plinta tik 0,1–0,3 mm, kas padeda išlaikyti pradinių medžiagų vientisumą, naudojamų, pavyzdžiui, litio baterijų sandarinimui ar dirbant su aviacine klasei priskiriamais lydiniais. Pažvelgus į skaičius, 2024 m. „Materials Performance“ ataskaita taip pat pateikė nemažai įspūdingų duomenų. Bandant titano sujungimus, suvirintus lazeriu, po suvirinimo jie išlaikė beveik 98 % savo pradinės tempiamosios stiprybės. Toks išlaikymas yra labai svarbus dirbant su detalėmis, kurios ilgainiui patiria apkrovas. Kalbant apie apkrovos taškus, šių sistemų sukurta minimali šilumos paveikta zona iš anksto sustabdo keletą problemų.

• Grūdelinės struktūros pokyčiai nikelio superlydiniuose (sumažinant įtrūkimų atsiradimo taškus)
• Kietumo svyravimai viršijant ±5 Rockwell C įrankių plienams
• Plastinė deformacija plonose automobilių detalėse

Becontactinė Automatinis lazerinis suvirinimo įrenginys Sistemos ir suderinamumas su jautriais komponentais

Elektrodų nusidėvėjimo ar mechaninės jėgos nebuvimas leidžia suvirinti MEMS jutiklius ir medicinos implantus be paviršiaus pažeidimų. Vienas lazerio apdorojimo tyrimas parodė 0,002 mm padėties kartojamumą jungiant auksu dengtus jungtukus – tai neįmanoma ultragarsinėmis metodikomis. Pagrindinėms taikymo sritims nauda iš šio bekontakčio metodo:

Šis proceso stabilumas leidžia suvirinti 500 μm storio magnio lakštus be įtempių nuėmimo po proceso – tai aukšto tūrio gamyboje sutrumpina ciklo laiką 65 %.

Greičio, efektyvumo ir kokybės kontrolės maksimalizavimas didelės apimties gamyboje

Didelio greičio suvirinimo galimybės automatizuotose gamybos linijose

Šiuolaikinės automatinės lazerinės suvirinimo sistemos pasiekia ciklo trukmę mažesnę nei 0,5 sekundės vienam sujungimui, leidžiant bevarantį integravimą su didelės apimties gamybos linijomis. Šis greitas apdorojimo greitis užtikrina našumą, viršijantį 1 200 detalių/valandą, išlaikant padėties tikslumą ±0,02 mm ribose, net sudėtingoms geometrijoms, tokioms kaip baterijų elementų jungtys ar maitinimo elektronikos korpusai.

Tikrojo laiko stebėjimas ir proceso metu vykstanti kokybės užtikrinimo kontrolė Automatinis lazerinis suvirinimo įrenginys Sistemos

Naujausia suvirinimo kontrolės technologija sujungia infraraudonųjų spindulių šilumos vaizdavimą su spektrine analize, kad kontroliuotų siūlės gylį ir stebėtų aušimo greitį – apie dešimt tūkstančių matavimų per sekundę. Kai tokios sistemos aptinka nukrypimą, jos beveik iš karto, per penkias milisekundes, koreguoja lazerio galią, dėl ko poringumas sumažėja maždaug du kartus, lyginant su senesnėmis atviros kilpos sistemomis, teigia 2025 metais publikuoti tyrimai žurnale „Welding in the World“. Tuo pat metu automatizuotos siūlės sekimo sistemos užtikrina tikslų padėties palaikymą – netolygumai neviršija penkiolikos mikronų, net dirbant nepertraukiamai visą parą.

Defektų sumažinimas iki 40 % naudojant duomenimis paremtą procesų valdymą

Šiuolaikinės mašininio mokymosi sistemos analizuoja tokias detales kaip medžiagų sertifikatai, tarpų susidarymą tarp sujungimų ir ankstesnius suvirinimo parametrus, kad aptiktų galimus defektus dar prieš pradedant suvirinimo procesą. Naujausi tyrimai, skirti masinei gamybai optimizuoti, parodė, kad automatiniai lazeriniai suvirintojai, derinami su protingomis energijos korekcijomis, sumažino ištryškimų problemas apie 40 %. Sistemos gebėjimas prisitaikyti sumažina šilumos paveiktą zoną vario-nikelio jungtyse apytikriai 22 %, tuo pat metu išlaikant stiprumą ženkliai virš 450 MPa. Tai labai svarbu pramonės šakose, kur kokybė yra neperkama, ypač gaminant lėktuvų dalis ir elektrinių automobilių baterijas, kurių patikimumas negali būti kompromituojamas.

DUK

• Kokie yra automatinio lazerinio suvirintojo sistemos pagrindiniai komponentai?
  Jie apima šviesolaidinius lazerio šaltinius, dinamines fokusavimo optikas ir galvanometrinius skenerius.
• Kaip technologija užtikrina didelį tikslumą?
  Integruojant su CNC ir robotų sistemomis bei realaus laiko atsakomąja informacija, kuri koreguoja suvirinimo parametrus.
• Kokie yra automatinio lazerinio suvirinimo privalumai?
  Jie užtikrina aukštos stiprybės sujungimus, minimalias šilumos paveiktas zonas ir suderinamumą su jautriais komponentais.
• Kaip šios sistemos prisideda prie kokybės kontrolės?
  Užtikrindamos realaus laiko stebėjimą, defektų mažinimą naudojant duomenimis paremtą valdymą ir išlaikydamos nuoseklią kokybę didelės apimties gamyboje.