A lézeres hegesztés egy multidiszciplináris technológia, amely integrálja a lézeroptikát, az automatizálást, az anyagtudományt, a gépészetet és a fejlett terméktervezést. Mára az elszigetelt gépeken túl egy teljesen integrált, automatizált rendszerré fejlődött, amelyet robusztus támogató folyamatok támogatnak. Az intelligens gyártás sarokköveként a lézerhegesztés hatalmas lehetőségeket rejt magában, különösen az olyan nagy pontosságú{2}ágazatokban, mint a repülőgépgyártás.
Az iparág jelenleg számos átalakuló technológiai fejlesztés felé halad:
1. Lézeres hegesztés töltőhuzallal
Hagyományosan az autogén lézeres hegesztés (hegesztés töltőanyag nélkül) rendkívül szoros illesztést-követel meg a tűréshatárig. A tömeggyártásban a nullához közeli különbségek fenntartása hihetetlenül nagy kihívást jelenthet, ami történelmileg korlátozta a technológia alkalmazását.
Huzal-előtolású lézerhegesztő rendszer a laza összeszerelési tűréskötésekhez
A töltőhuzalrendszer integrálása drasztikusan csökkenti ezeket a szigorú összeszerelési követelményeket. Például egy 2 mm-es alumíniumötvözet lemez töltőhuzal nélküli összeillesztésekor az illesztési hézagnak gyakorlatilag nullának kell lennie a hibátlan hegesztés érdekében. Az 1,6 mm-es töltőhuzal bevezetésével azonban kiváló minőségű, szerkezetileg szilárd hegesztési varrat érhető el akár 1,0 mm-es rés esetén is. Ezenkívül a töltőhuzalok lehetővé teszik a gyártók számára a hegesztési zóna kémiai összetételének beállítását, és megkönnyítik a többrétegű hegesztést vastagabb lemezeken.
2. Sugárforgatásos lézerhegesztés (támolygó hegesztés)
A gerenda forgatása, közismert nevén "támolygó hegesztés", egy másik áttörés, amely növeli a tökéletlen illesztések és a gerenda eltolódásának tűrését. A lézersugár dinamikus forgatásával vagy oszcillálásával a folyamat kompenzálja a varrat eltéréseit.
- 2 mm-es nagyszilárdságú{1}}ötvözött acélhoz:A megengedett tompa{0}}hézag 0,14 mm-ről 0,25 mm-re nő.
- 4 mm-es lemezekhez:A hézagtűrés 0,23 mm-ről 0,30 mm-re bővül.
- Igazítási tolerancia:A gerenda középpontja és a hegesztési varrat közötti megengedett beállítási hiba megduplázódik, 0,25 mm-ről 0,5 mm-re nő.
Sugárforgató lézerhegesztés az ízületek jobb beállításához és a varratok követéséhez
3. Valós idejű-minőségérzékelés és zárt-hurok vezérlés
A lézeres hegesztési folyamat megfigyelése a plazmasugárból érkező optikai, akusztikus és elektromos jelek rögzítésével a modern K+F fő fókuszává vált. A fejlett rendszerek már sikeresen használják ezeket a jeleket valós-hurkos, zárt{2}}hurkú minőségellenőrzésre.
Kulcs érzékelő technológiák:
- Plazma optikai érzékelő (PS):A stabilitás elemzéséhez rögzíti a plazmacsóva által kibocsátott specifikus ultraibolya (UV) hullámhosszokat.
- Plazma töltésérzékelő (PCS):A hegesztőfúvókát szondaként használja a töltött részecskék (ionok és elektronok) plazmán belüli egyenetlen diffúziója által okozott feszültségkülönbségek észlelésére.
Alapvető rendszerfunkciók:
- Hegesztési mód azonosítása:A rendszer valós időben megkülönbözteti az aktuális hegesztési állapotot. A stabil mély{1}}behatolású (kulcslyuk) hegesztés robusztus plazmacsóvát hoz létre erős PS és PCS jelekkel. A stabil vezetéses hegesztés nem termel plazmát, a jelek nullához közelítenek. A hegesztési mód minden ingadozása vagy instabilitása azonnal észlelhető, amikor a jelek időszakosan kiugrik vagy leesnek.
- Lézeres teljesítmény diagnosztika:Rögzített paraméterek mellett a PS és PCS jelek intenzitása közvetlenül korrelál a hegesztési zóna teljesítményével. Ezen jelek figyelése lehetővé teszi a rendszer számára, hogy azonnal észlelje a fényvezető romlását vagy a teljesítmény ingadozásait.
- Automatikus fúvóka magasságkövetés:Mivel a plazma töltési jele előre láthatóan csökken a fúvóka-–-munkadarab távolságának növekedésével, a zárt-hurkú visszacsatolás automatikusan beállíthatja és fenntarthatja a fúvóka állandó magasságát.
- Fókuszpozíció optimalizálás:Mély-behatolású hegesztés során a plazma optikai jel
Míg a lézerhegesztés már ma is általános gyártási módszer, a folyamatos innováció még tovább fejleszti képességeit. A hagyományos korlátok, például a nagy fényvisszaverő képesség vagy a termikus repedés leküzdésére hibrid hegesztési technikák jelentek meg. A lézer pontosságát másodlagos hőforrásokkal-, például ívhegesztéssel (lézer-ívhibrid), plazmaívekkel, indukciós fűtéssel vagy kettős-sugaras lézerrel- kombinálva a gyártók jelentősen megnövelhetik a behatolási mélységet, javíthatják a fugák kohászatát, csökkenthetik a berendezés költségeit és növelhetik a gyártási költségeket.
Végül,lézeres hegesztőgéppáratlan termelési hatékonyságot, állandó minőséget és kiemelkedő gazdasági értéket biztosít. A gyors ipari korszerűsítések korszakában a versenyelőny megőrzésére törekvő gyártók számára elengedhetetlen, hogy a technológiai trendek előtt maradjanak.