PunktsvejsningBrug af lasere er muligt og giver flere potentielle fordele i forhold til konventionel punktsvejsning med elektrisk strøm. Men spørgsmålet er stadig - kan laserbaserede teknikker virkelig matche eller overgå højhastighedsproduktionen i højvolumen af traditionelle punktsvejsemetoder, der bruges til bilkarosserier, batteritapper og andre store metalenheder? Lad os undersøge teknologien, fordelene og begrænsningerne, når det kommer til laserpunktsvejsning.
Sådan fungerer laserpunktsvejsning
Som standard modstandspunktsvejsning fokuserer laserpunktsvejsning varmeintensiteten på et lille præcist område for at smelte metalplader sammen på kun brøkdele af et sekund. Men i stedet for at bruge elektrisk strøm via elektrodespidser, koncentrerer lasere store mængder optisk energi for hurtigt at smelte op og forbinde metaller.[1]
Pletstørrelser mindre end 2 millimeter giver mulighed for præcis højdensitetsenergioverførsel til lagdelte stålplader. Dette skaber en svejseklump, der smelter metallagene i laserstrålens tværsnit sammen inden for millisekunder.[2]
På grund af præcis kontrol og hurtig behandling kan laseren afsætte nok energi til at skabe punktsvejsninger op til 2 mm dybe i kulstofstål på under 10 sekunder ved brug af kun en 2 kilowatt fiberlaser.[3] Denne kombination af hastighed, tæthed og dybde gør laser til en realistisk mulighed for punktsvejsning af højvolumenkomponenter.
Fordele i forhold til standard modstandspunktsvejsning
Laserpunktsvejsning har flere fordele, der stammer fra at være en optisk snarere end elektrisk proces:
- Ingen nødvendige elektroder
Lasere eliminerer dyre, slidstærke elektroder, mens de muliggør berøringsfri behandling. Dette reducerer også friktion og elektrodeindrykningsmærkning på færdige dele.[4]
- Højere styrkeobligationer
Laser producerer svejsninger op til 30 % højere trækstyrke, der ser færre mikrorevner eller porøsitetsproblemer, der er almindelige med modstandspunktsvejsning.[5]
- Arbejder med nye materialer
Lasere kan med succes spotsvejse eksotiske metaller som magnesium eller aluminium, der giver problemer med elektrisk ledningsevne og materialekonsistens ved standardpunktsvejsning.[6]
- Forbedret proceskontrol/diagnostik
Lasere tilbyder overlegen overvågning, kontrol og kvalitetsbekræftelse. Parametre som strålevinkler, pulsvarighed eller fokuspunkt justerer svejsninger præcist.[7] Og metoder som infrarød termografi visualiserer bedre varmeflow i realtid.[8]
Så lasere præsenterer klare fordele, uanset om de udvider eller erstatter standard punktsvejseoperationer på lang sigt. Men at realisere disse fordele afhænger af at tage fat på nogle resterende begrænsninger.
Resterende begrænsninger med laserpunktsvejsning
Mens laserpunktsvejseteknologien viser lovende, står stadig over for barrierer omkring:
- Omkostninger
Lasers højere udstyrsomkostninger kan afskrække at vedtage ændringer på aktive produktionslinjer. Kortsigtet ROI er fortsat udfordrende.[9]
- Fart
Standard punktsvejsning opnår ekstremt høj gennemstrømning, som hidtil er uovertruffen med lasermetoder. Lasere fungerer med omkring 20 % lavere hastigheder i øjeblikket - selvom konstant forbedring fortsætter.[10]
- Diagnostisk ubalance
Selvom laserovervågning i sig selv er overlegen, er årtiers modstandspunktsvejsningsmetrologi til kvalitetskontrol veletableret. Tilsvarende standarder, specifikationer og testprocedurer forbliver i tidligere udviklingsstadier for lasermetoder.[9]
Så avanceret diagnostik skal udvides sammen med forbedringer i hastighed og stråleformning for bedre at replikere standardprocesser i skala. Men det tekniske potentiale på længere sigt favoriserer stadig laseropnåelse på niveau med eller hurtigere cyklushastigheder.
Udsigten til laserpunktsvejsning
Med vigtige fordele inden for svejsekvalitet, fleksibilitet og diagnostik vil anvendelsen af laserpunktsvejsning udvides - især hvor nye materialekrav driver forandring. En analyse viser, at bilsektoren driver over 50 % vækst i salget af lasersvejseudstyr fra 2020 til 2025, efterhånden som lettere metalforbrug stiger.[11]
Og batteriproduktionen ansporer også til en enorm opadgående for laserpunktsvejsning af kobbertapper og -folier, hvor der opstår problemer med elektrisk kontakt. Så selvom der stadig er begrænsninger omkring ældre produktionsintegration, understøtter laserpunktsvejsningens tekniske momentum mere stabil højvolumenpenetration på lang sigt for at udnytte kvalitet og produktivitet opad.
Xi'an Guosheng Laser Technology Co., Ltd. er en højteknologisk virksomhed med speciale i F&U, fremstilling og salg af automatisk laserbeklædningsmaskine, højhastigheds laserbeklædningsmaskine, laserslukningsmaskine, lasersvejsemaskine og laser 3D-printudstyr. Vores produkter er omkostningseffektive og sælges i ind- og udland. Hvis du er interesseret i vores produkter, så kontakt os venligst påbob@gshenglaser.com.
Referencer:
[1] Ready, JF Industrielle anvendelser af lasere. Akademisk presse. 2003 25. apr. s. 468
[2] Ion JC. Laserbehandling af tekniske materialer: principper, procedure og industriel anvendelse. Butterworth-Heinemann. 1. januar 2005. s 34-35
[3] Quintino L, Costa A, Miranda R, et al. Svejsning med højeffektfiberlasere - En forundersøgelse. Mater Des. 2007;28(4):1231-1237.
[4] Casalino G. Undersøgelse af lasersvejsefeedbackkontrol ved kvantitativ infrarød termografi: Interaktionstid og nul-ordens metode til kontrol af svejsegennemtrængning; analytisk modellering af infrarød stråling udsendt fra lasersvejsebassin. Frattura ed Integrità Strutturale. 2016;36:69-77.
[5] Norman P, Karlsson L, Kaplan AFH. Træthedsydelse og fejltilstand af laserpunktsvejsninger. Teknisk fejlanalyse. 1 Mar 2013;28:345-57.
[6] Chen G, Liu L, Dunne D, et al. Lasersvejsning af magnesiumlegering AZ31 plade. J Mater Process Technol. 30. maj 2005;166(1):30-6.
[7] Gao C, Hu L, Liu J, Ye X, Chen G. Vejen til at opnå en defektfri Al-stål uens lasersvejsning. Optik og laserteknologi. 1. februar 2015; 66:21-6.
[8] Hu L, Gao C, Liu J, et al. Realtidsdiagnose af laserablateret plasma til præcis overvågning af lasersvejsekvalitet. J Mater Process Technol. 1. oktober 2015;224:233-40.
[9] Norman P, Karlsson L, Kaplan AF. Anmeldelse: laserstrålesvejsning af kobber til aluminium, en anmeldelse. Materialetransaktioner. 1. juli 2013;54(7):878-87.
[10] Peng Y, Chen D, Pan Z, et al. Mikrostrukturer og ydelsesevaluering af uens Al-Cu-komponenter produceret ved selektiv lasersmeltning. Optik og laserteknologi. 1. februar 2020; 123:105991.
[11] Markedet for lasersvejseudstyr – vækst, tendenser, COVID-19-påvirkning og prognoser|Mordor Intelligence [Internet]. Mordor intelligens. 2021 [citeret 2023 19. januar]. Tilgængelig fra: https://www.mordorintelligence.com/industry-reports/laser-welding-equipment-market