Punktkeevituslaserite kasutamine on võimalik ja pakub mitmeid potentsiaalseid eeliseid võrreldes tavapärase elektrivooluga punktkeevitusega. Kuid küsimus jääb alles – kas laseripõhised tehnikad suudavad tõepoolest ühtida või ületada traditsiooniliste punktkeevitusmeetodite kiiret ja suuremahulist tootmist, mida kasutatakse autokerede, akulehtede ja muude suurte metallsõlmede jaoks? Uurime laserpunktkeevituse tehnoloogiat, eeliseid ja piiranguid.
Kuidas laserpunktkeevitus töötab
Nagu standardne takistuspunktkeevitus, keskendub laserpunktkeevitus kuumuse intensiivsusele väikesele täpsele alale, et sulatada kokku lehtmetallid vaid sekundi murdosa jooksul. Kuid selle asemel, et kasutada elektroodide otste kaudu elektrivoolu, koondavad laserid suurel hulgal optilist energiat, et metallid kiiresti sulatada ja ühendada.[1]
Alla 2 millimeetri suurused punktid võimaldavad täpset suure tihedusega energia ülekandmist kihilistesse teraslehtedesse. See loob keevisõmbluse, mis sulatab millisekundite jooksul laserkiire ristlõikes metallikihid.[2]
Tänu täpsele juhtimisele ja kiirele töötlemisele suudab laser vaid 2-kilovatise kiudlaseriga alla 10 sekundiga sadestada piisavalt energiat kuni 2 mm sügavuste punktkeeviste loomiseks süsinikterastesse.[3] See kiiruse, tiheduse ja sügavuse kombinatsioon teeb laserist realistliku võimaluse suure mahuga komponentide punktkeevitamiseks.
Eelised standardse takistusega punktkeevituse ees
Laser-punktkeevitusel on mitmeid eeliseid, mis tulenevad pigem optilisest kui elektrilisest protsessist:
- Elektroode pole vaja
Laserid kõrvaldavad kulukad, kulumisohtlikud elektroodid, võimaldades samal ajal mittekontaktset töötlemist. See vähendab ka hõõrdumist ja elektroodide süvendite märgistamist valmisosadel.[4]
- Kõrgema tugevusega sidemed
Laser toodab kuni 30% suurema tõmbetugevusega keevisõmblusi, mille puhul esineb vähem takistuspunktkeevitusel tavapäraseid mikropragusid või poorsusprobleeme.[5]
- Töötab uute materjalidega
Laserid suudavad edukalt keevitada eksootilisi metalle, nagu magneesium või alumiinium, mis põhjustavad standardse punktkeevituse korral elektrijuhtivuse ja materjali konsistentsi probleeme.[6]
- Täiustatud protsesside juhtimine/diagnostika
Laserid pakuvad suurepärast jälgimist, juhtimist ja kvaliteedikinnitust. Sellised parameetrid nagu valgusvihu nurgad, impulsi kestus või fookuspunkt häälestavad keevisõmblusi täpselt.[7] Ja sellised meetodid nagu infrapunatermograafia visualiseerivad soojusvoogu paremini reaalajas.[8]
Seega on laseritel selged eelised, olenemata sellest, kas need pikendavad või asendavad standardseid punktkeevitusoperatsioone pikaajaliselt. Kuid nende eeliste realiseerimine sõltub mõne allesjäänud piirangu käsitlemisest.
Ülejäänud piirangud laserpunktkeevitusega
Kuigi laserpunktkeevitustehnoloogia on paljulubav, seisab see endiselt silmitsi takistustega:
- Maksumus
Laserite kõrgemad seadmete maksumus võivad takistada aktiivsetel tootmisliinidel muudatuste vastuvõtmist. Lühiajaline ROI on endiselt keeruline.[9]
- Kiirus
Standardne punktkeevitus saavutab ülikõrge läbilaskevõime, mida pole seni lasermeetoditega võrrelda. Laserid töötavad praegu ligikaudu 20% madalamal kiirusel – kuigi pidev paranemine jätkub.[10]
- Diagnostika tasakaalustamatus
Kuigi laserseire ise on parem, on aastakümnete pikkune vastupidavuspunktkeevitusmetroloogia kvaliteedikontrolliks hästi välja kujunenud. Samaväärsed standardid, spetsifikatsioonid ja testimisprotseduurid jäävad lasermeetodite väljatöötamise varasemasse etappi.[9]
Seega peab täiustatud diagnostika laienema koos kiiruse ja kiire kujundamise täiustustega, et standardprotsesse mastaapselt paremini kopeerida. Kuid pikemaajaline tehniline potentsiaal soosib siiski laseri saavutamist samaväärse või kiirema tsüklikiirusega.
Laserpunktkeevituse väljavaade
Tänu keevisõmbluse kvaliteedi, paindlikkuse ja diagnostika peamistele eelistele laieneb laserpunktkeevituse kasutuselevõtt – eriti seal, kus muutusi põhjustavad uued materjalinõuded. Üks analüüs näitab, et autotööstuses kasvab laserkeevitusseadmete müük aastatel 2020–2025 üle 50%, kuna kergema metalli kasutamine suureneb.[11]
Ja akutootmine soodustab ka vasklehtede ja fooliumide laserpunktkeevitamist, kui tekib elektrikontakti probleeme. Ehkki pärandtootmise integreerimisega seotud piirangud püsivad, toetab laserpunktkeevituse tehniline hoog pikemas perspektiivis stabiilsemat suure mahu läbitungimist, et tõsta kvaliteeti ja tootlikkust.
Xi'an Guosheng Laser Technology Co., Ltd. on kõrgtehnoloogiline ettevõte, mis on spetsialiseerunud automaatsete laserkattemasinate, kiire laserkattemasina, laserkarastusmasina, laserkeevitusmasina ja laser-3D-printimise seadmete uurimis- ja arendustegevusele, tootmisele ja müügile. Meie tooted on kulutõhusad ja neid müüakse nii kodu- kui välismaal. Kui olete meie toodetest huvitatud, võtke meiega ühendust aadressilbob@gshenglaser.com.
Viited:
[1] Valmis, JF Laserite tööstuslikud rakendused. Akadeemiline ajakirjandus. 2003 25. aprill lk. 468
[2] Ion JC. Insenerimaterjalide lasertöötlus: põhimõtted, protseduur ja tööstuslik rakendus. Butterworth-Heinemann. 1. jaanuar 2005. lk 34-35
[3] Quintino L, Costa A, Miranda R jt. Suure võimsusega kiudlaseritega keevitamine – eeluuring. Mater Des. 2007;28(4):1231-1237.
[4] Casalino G. Laserkeevituse tagasiside juhtimise uuring kvantitatiivse infrapunatermograafia abil: interaktsiooniaeg ja nulljärku meetod keevisõmbluse läbitungimise kontrollimiseks; laserkeevitusvannist eralduva infrapunakiirguse analüütiline modelleerimine. Frattura ed Integrità Strutturale. 2016;36:69-77.
[5] Norman P, Karlsson L, Kaplan AFH. Laserpunktkeevisõmbluste väsimusjõudlus ja rikkerežiim. Tehniliste rikete analüüs. 2013 märts 1;28:345-57.
[6] Chen G, Liu L, Dunne D jt. Magneesiumisulamist AZ31 lehe laserkeevitus. J Mater Process Technol. 2005, 30. mai;166(1):30-6.
[7] Gao C, Hu L, Liu J, Ye X, Chen G. Defektideta Al-terasest erineva laserkeevisõmbluse saamise viis. Optika ja lasertehnoloogia. 2015 1. veebruar; 66:21-6.
[8] Hu L, Gao C, Liu J jt. Laser-ableeritud plasma reaalajas diagnostika laserkeevituskvaliteedi täpseks jälgimiseks. J Mater Process Technol. 2015 1. oktoober 224:233-40.
[9] Norman P, Karlsson L, Kaplan AF. Ülevaade: vase laserkiirega keevitamine alumiiniumiks, ülevaade. Materjalide tehingud. 2013 juuli 1;54(7):878-87.
[10] Peng Y, Chen D, Pan Z jt. Selektiivse lasersulatamise teel toodetud erinevate Al-Cu komponentide mikrostruktuurid ja jõudluse hindamine. Optika ja lasertehnoloogia. 2020, 1. veebruar; 123:105991.
[11] Laserkeevitusseadmete turg – kasv, suundumused, COVID-19 mõju ja prognoosid|Mordor Intelligence [Internet]. Mordori luure. 2021 [viidatud 2023, 19. jaanuar]. Saadaval aadressil: https://www.mordorintelligence.com/industry-reports/laser-welding-equipment-market