7 geriausių naudų, kuriuos suteikia lazerio suvirinimo mašinos naudojimas metalo gamyboje

Aukštesnė tikslumas ir tikslumas tH Laserio suvirkimo mašina

Kaip aukšta energijos tankis ir spindulio fokusavimas leidžia suvirinti mikrono lygiu

Lazerinės suvirinimo įranga pasiekia mikronų lygį, nes jie sutelkia energiją ir kontroliuoja, kur spindulis smūgia. Šios mašinos iš tikrųjų sutelkia lazerio šviesą į mažesnes nei 0,1 mm skersmens taškas, tai reiškia, kad jos perduoda itin intensyvią šilumą ten, kur reikia. Koks buvo rezultatas? Suvirinimo įtaisai, kurie yra ten, kur turi būti, paprastai maždaug 5 mikronų spinduliuose nuo taikinės. Skirtingai nei tradicinis arkinio suvirinimo procesas, kai medžiagos iškraipomos dėl neryginės šildymo, lazeriu galima įjungti reikiamą šilumos kiekį kiekvienam taškai. Ir kadangi nėra fizinio kontakto, šios sistemos gali išlaikyti tinkamą įsiskverbimo gylumą net dirbant su sudėtingomis formomis. Galutinis produktas taip pat turi daug švaresnių siuvimų, todėl gamyklos praleidžia mažiau laiko valant po suvirinimo.

Taikymas didelės tolerancijos pramonėje: automobilių, orlaiviai ir medicinos prietaisai

Laserio suvirinimas suteikia neįtikėtiną tikslumo lygį, be kurio daugelis pramonės šakų negali gyventi gaminant dalis, kurios visada turi veikti teisingai. Automobilių gamintojai šią technologiją naudoja visur, ypač mažame degalų įpurškiklyje, kuris turi atlaikyti spaudimą, viršijančią 200 barų, be nė vieno laščio. Danguje, lėktuvų inžinieriai pasisukdami į lazerį, kai tvirtina turbinų lopščius, nes net mažiausias nukrypimas nuo tobulaus suvirinimo yra svarbus. Čia kalbame apie tai, kaip išlaikyti daiktus 0,05 mm dydžio toleravimo ribose. Medikinių prietaisų gamintojams lazeriu suvirinti galima tiesiog išgelbėti gyvybę. Jie nori, kad širdies stimulavimo priemonės būtų visiškai uždaryti nuo kūno skysčių, ir chirurginiai prietaisai būtų sujungti, be jokios rizikos, kad operacijos metu kietų kietųjų dalelių. Tačiau išties ryškiai išsiskiria tai, kaip patikimas šis metodas išlieka partija po partijos, todėl dauguma gamintojų pasakys, kad šiandienos griežti ISO 13485 ir AS9100 reikalavimai yra ne tik maloni.

Strategija: integruoti lazerio suvirinimą kritiniams komponentams, kuriems reikia griežtų tolerancijų

Lazerinis suvirinimas tokiems tiksliems darbui reiškia atrasti tinkamą vietą su visais parametrais. Dauguma žmonių pradeda atliekant destruktyvius bandymus ant mėginių sąnarių, kurie padeda išsiaiškinti, kas geriausiai veikia energijos trukmę, paprastai kažkur tarp 1 ir 20 milisekundžių pulso laiko ir kur tiksliai sutelkti spindulį. Per faktinę gamybą labai svarbu turėti vaizdo sistemas, kurios galėtų stebėti siuvimus realiu laiku. Šioms sistemoms reikia bent 10 mikrometrų skiriamosios gebos, kad būtų galima nustatyti bet kokius klausimus. Dirbant su tais sudėtingomis varinių ir aliuminio jungtimis, kurios taip dažnai randamos elektros transporto priemonių akumuliatoriuose, specialiai spindulio svyravimo modeliai tampa būtini, kad būtų galima valdyti tarpmetalinių junginių susidarymą. Ir nepamirškime apie automatinius įrenginius, įrengtus jėgos grįžtamojo ryšio mechanizmais. Tokia konstrukcija užtikrina, kad dalys būtų nuosekliai suderintos per visą gamybos ciklą, likdamos riboto toleravimo intervale, kuris nuo pradžios iki pabaigos yra mažesnis nei 25 mikrometrai.

Mažiausia šilumos zona ir mažesnis iškraipymas

Kodėl lazeriu suvirinti yra mažiau HAZ, palyginti su MIG/TIG metodais

Lazerinio suvirinimo metu šilumos poveikis yra daug mažesnis nei MIG ar TIG metodų atveju, nes lazeriai labai artimai koncentruoja savo energiją, kai spinduliai matuojami mikronais. Tradicinis arkinio suvirinimo procesas šilumą skleidžia per didesnius paviršius, todėl HAZ gali būti maždaug tris kartus didesnis. Lazerinės įrangos šiluma sutelkta į reikiamą vietą, todėl netoliese nėra nepageidaujamų poveikių. Tyrimai rodo, kad šis orientuotas metodas sumažina HAZ dydį 60 - 90% pagal bandymų metu paimtus šiluminius vaizdus. Tai reiškia, kad medžiagos geriau išlaiko savo pradines savybes, o tie erzinantys grūdų pokyčiai, kurie vyksta reguliariai suvirinant, tik ne taip dažnai.

Iškreipimo mažos gabaritės metaluose ir jautriuose montuotuvėse prevencija

Laserio suvirinimas, palyginti su tradiciniais metodais, sukuria daug mažesnę šilumos poveikį patiriančią zoną, o tai padeda išvengti labai plonų metalų, kurių storis mažesnis kaip 1 mm, iškraipymų. Tai labai svarbu tokiems dalykams kaip subtilios elektroninės dalys ar medicinos implantai, kuriuose net nedideli iškraipymai gali būti problematiški. Lazeriai savo energiją sutelkia į tokias mažas vietas, ir tai iš esmės sustabdo tą erzinamą šiluminį išsiplėtimą, kuris vyksta su MIG ar TIG suvirinimo būdu. Kai kurios aviacijos ir kosmoso kompanijos, perėjus prie lazerio technologijų, pastebėjo maždaug 75 procentų sumažėjimą titano dalių fiksavimo. Tai prasminga, nes kontroliuojamas šildymo būdas užtikrina visko dimensijų stabilumą, tuo pačiu sukuria stiprius sąnarius, kurie laikosi ilgai.

Naudokite pulsuojančias bangų formas šilumos jautrioms programoms, leidžiančioms šaldyti tarppulsuojant. Įgyvendinti spindulio svyravimą, kad energija būtų paskirstyta vienodai, ir visada atlikti bandomąjį suvirinimą su termopalvos stebėjimu, kad prieš pradedant gaminti visiškai apdorotas šilumos charakteristikas būtų patvirtintas.

Greitesnis suvirinimo greitis ir didesnis gamybos našumas

Laserio suvirinimo mašinos gamina neprilygstamą gamybos greitį, palyginti su tradiciniais metodais, o tai daro gamybos efektyvumą geresnį. Susitelkdamos didelės energijos spindulius, kurie iš karto sulieja ir sulieja medžiagas, šios sistemos panaikina lėtesnius arkinių procesų šildymo ciklus. Šis pagrindinis pranašumas leidžia gamintojams pasiekti anksčiau neįvykdytą našumą naudojant įprastą suvirinimo įrangą.

Lazerinis suvirinimas prieš tradicinį: greitis daugmeninėje gamyboje

Šiuolaikinių automobilių ir kosmoso surinkimo linijose lazerio suvirinimas gali veikti maždaug 4-5 kartus greičiau nei senosios MIG/TIG technologijos, remiantis tuo, ką matome iš pramonės ataskaitų, kurios pasirodys 2025 metais. Šis metodas yra toks patrauklus, nes joje nereikia keisti elektrodų ar reguliuoti užpildų medžiagų, o tai reiškia, kad mašinos gali veikti be pertraukos. Gamintojai, kurie gamina didelius kiekius, ypač gamindami elektromobilių baterijų dėžes, gali skirtis dieną ir naktį. Vienoje lazerio įrenginyje per valandą gali būti suvirinti šimtai siuvų, o tradicinėms parduotuvėms reikėtų kelių skirtingų stočių, kad būtų pasiektas panašus gamybos lygis.

Impulsizuotų ir nuolatinių bangų režimų naudojimas procesų efektyvumui didinti

Operatoriai maksimaliai naudoja energijos tiekimo galimybes pasirinkdami optimalius energijos tiekimo būdus:

• Pulsuojantis režimas suteikia kontroliuojamą, tarpinio energijos išsiveržimą subtilus elektronikos sąnariai
• Nuolatinės bangos režimas palaiko nenutrūkstamą galią gilios įtempties suvirinimui konstrukcinėse dalyse
  Šiuolaikiniai skaidulinių lazeriai (iki 10 kW galia) leidžia realiu laiku pereiti tarp režimų, sumažindami proceso perėjimo laiką 30%, išlaikant suvirinimo vientisumą skirtingose medžiagų storumos.

Atitinkamas atvejis: 40% padidėjęs gamyba pramoninėje gamykloje

Vienas laivų statybos gamintojas panaudojo dinaminio spindulio lazerio technologiją, kad pakeistų panardintojo arkinio suvirinimo metodą. Optimizojant fokalus ir galios parametrus, jie pasiekė:

Didesnis įvairovę turinčių metalų ir pažangiųjų metalų suvirinimas

Sudėti sudėtingus medžiagų derinius: nerūdijančio plieno ir aliuminio

Lazerinės suvirinimo technologija perlaužė senas ribas, kai kalbama apie metalų jungimą, kurie anksčiau nebuvo gerai sujungti. Neseniai "Frontiers in Physics" publikuotas tyrimas rodo, kad skaidulinių lazerų gali suvirinti nerūdijančio plieno į aliuminiumą su maždaug 95% efektyvumo šiais laikais. Tai gana įspūdinga, turint omenyje, kad šis metalo junginys nuolat sulauždavo įprastomis lankų suvirinimo metodėmis. Paslaptis yra ta, kad galima pritaikyti lazerinių bangų ilgį konkrečiai kiekvienam medžiagos tipui. Aluminiui reikia maždaug 1 mikrometro bangos ilgio, nes jis labai atspindi šviesą, o plienas geriau veikia su ilgesniu 10,6 mikrometro bangos ilgiu. Be to, sutelktas energijos tiekimas padeda išvengti tų piktų tarpmetalinių junginių susidarymo sąnariuose. Šiomis technologijomis laivų statytojai jau naudoja savo galimybes, kad sukurtų laivo korpusais, kurie geriau atsparūs korozijai ir sveria beveik 18 proc. mažiau nei įprastomis technologijomis.

Švelninimo bangos ilgis ir galia, siekiant optimalaus medžiagų suderinamumo

Terminės plėtros neatitikties įveikimas naudojant hibridines lazerio arkų technologijas

Kai kalbama apie skirtingų metalų jungimą, hibridinis lazerio arkų suvirinimas suteikia kažką ypatingo. Jis naudojasi mažomis lazerinių šilumos įvedimo jėgomis, maždaug 140 džaulių per milimetrą, tuo pačiu naudodamasis lankų suvirinimo gebėjimu užpildyti spragas. Šis derinys padeda išspręsti sudėtingą varžos ir plieno šiluminės plėtravimo skirtumų problemą, kuri gali būti apie 0,3 mm/mm. Keliuose elektrinėse atlikus bandymus nustatyta, kad naudojant šį metodą po suvirinimo papildomas apdirbimo darbas sumažėja maždaug 60%. Ši technika ypač įspūdinga dėl to, kad per ją galima perjungti energijos šaltinius per vos 0,1 sekundę, rodo pernai žurnale "Scientific Reports" paskelbtas tyrimas. Dėl to inžinieriai gali nuolat suvirinti branduolinių reaktorių šaldymo vamzdžius, nors jų eksploatavimo metu jie turi patirti tūkstančius šilumos ciklų.

Ilgalaikis sąnaudų efektyvumas ir skaliavimas pažangioje gamybos srityje

Išbalansuoti pradinę investiciją su automatizacijos ir mažesnių darbo sąnaudų grąžos rezultatais

Iš pradžių lazerio suvirinimo mašinos tikrai kainuoja daugiau nei senesnės, tačiau kompanijos laikui bėgant sutaupys pinigų automatizavimo ir mažesnių darbo sąnaudų dėka. Šios automatizuotos sistemos sumažina darbo laiką ir didina kasdien pagamintą kiekį, todėl gamyklos gali perkelti savo darbuotojus į darbus, kurie iš tikrųjų yra svarbūs verslo augimui. Kai kurie tyrimų apie gamyklų įrengimų atnaujinimą rezultatai rodo, kad kai gamintojai priima pažangias technologijas, jų darbo procesas tampa sklandesnis ir eksploatavimo išlaidos mažėja, nepažeidžiant produktų kokybės. Dauguma įmonių per dvejus ar tris metus gauna savo investicijų grąžą, nes mažiau išleidžia darbuotojams ir mažiau švaisto medžiagų. Tai ypač suprantama vietose, kuriose gaminami dideli kiekiai, kur kiekviena nedidelė taupymas greitai sumaižosi.

Darbo vietų saugumas mažinamas mažinant dūmus, spinduliuotę ir rankinius veiksmus

Laserio suvirinimo įranga gamyklos grindis daro daug saugesnes darbuotojams, nes jos gamina apie 70 procentų mažiau dūmų ir sumažina radiacijos pavojų, palyginti su tradicinėmis lankų suvirinimo technologijomis. Šiuolaikinės lazerių sistemos yra suprojektuotos su korpusais, kurie viską saugo nuo užtaiso, todėl operatorius daugiau neatkvėpia visų tų kenksmingų dalelių ar nežiūri tiesiai į aklas. Be to, automatizuotos funkcijos reiškia mažiau tiesioginio kontakto su deginančiomis medžiagomis ir elektrodais, kas sumažina nudegimo riziką, rankų ir raumenų problemas dėl nuolatinio pasikartojimo, taip pat elektros smūgio riziką. Įmonės, kurios naudoja šią technologiją, praneša apie geresnius saugos rezultatus, taip pat sutaupė pinigų dėl su avarijomis susijusių išlaidų, baudų už nesilaikymą taisyklių ir draudimo išmokų sužeistiems darbuotojams.

Lazerinių suvirinimo mašinų integravimas į 4.0 pramonę ir automatizuotas gamybos linijas

Lazerinės suvirinimo technologija atlieka svarbų vaidmenį įgyvendinant Pramonę 4.0 gamyklose, ypač kai ji yra sujungta su protinėmis IoT gamybos sistemomis. Šiuolaikiniai lazerio suvirintuvai siunčia duomenis tiesiai į centrines valdymo plokštes, kurios padeda gamykloms prognozuoti įrangos gedimus, kol jie neįvyksta, stebi produkto kokybę ir leidžia operatoriams prireikus keisti procesus. Dėl šio ryšio gamyklos praneša apie 30-40 proc. sumažėjusią netikėtus uždarymo atvejus, be to, jos gali padidinti savo produkciją tiesiog pridedant daugiau moduliniai automatizavimo įrenginiai, kai reikia. Lazerinis suvirinimas išskirtinis dėl to, kad jis puikiai veikia su robotinėmis rankomis ir konvejerinėmis sistemomis, todėl gaminant gamyklos įrenginius, kuriuos galima greitai koreguoti perkeliant skirtingus produktus ar gamybos etapus. Dėl šios lankstumo sutaupoma pinigų ir laiko, kai keičiami gaminiai.

DUK

Kas yra lazerio suvirinimas ir kaip jis veikia?

Laserio suvirinimas yra procesas, kai naudojant lazerio spindulį medžiagos sujungamos. Lazeris suteikia koncentruotą šilumos šaltinį, kuris ištirpdo medžiagą mažoje ir tikslioje vietoje, todėl galima labai tiksliai suvirinti.

Kokioms pramonės šakoms naudinga lazerio suvirinimo technologija?

Automobilių, aviacijos ir medicinos įrangos gamyba yra labai naudinga lazerio suvirinimo gamybai dėl jo tikslumo ir nuoseklumo, kurie yra svarbūs didelio tolerancijos komponentams.

Kas yra šilumos poveikio zona suvirinimo metu?

Karščio zona - tai medžiagos plotas, kuris keičiamas suvirinimo metu. Laserio suvirinimas sudaro mažesnį HAZ, palyginti su įprastais suvirinimo metodais, kuo mažesnis iškraipymas.

Kaip lazerio suvirinimas pagerina gamybos efektyvumą?

Laserio suvirinimas padidina gamybos efektyvumą, nes leidžia greičiau suvirinti ir sumažina poreikį apdoroti po suvirinimo, todėl didesnis našumas ir mažiau darbo laiko.

Ar lazerinės suvirinimo mašinos gali būti integruotos į automatizuotas gamybos linijas?

Taip, lazerio suvirinimo mašinos yra labai suderinamos su automatizuotomis gamybos linijomis ir 4.0 pramonės sistemomis, todėl lengviau gaminti naudojant duomenis ir efektyviai valdyti procesus.