Lasersko varjenje je multidisciplinarna tehnologija, ki združuje lasersko optiko, avtomatizacijo, znanost o materialih, strojništvo in napredno oblikovanje izdelkov. Danes se je izven izoliranih strojev razvil v popolnoma integriran, avtomatiziran sistem, podprt z robustnimi podpornimi procesi. Kot temelj pametne proizvodnje ima lasersko varjenje ogromen potencial, zlasti v sektorjih z visoko-natančnostjo, kot je izdelava v letalstvu.
Industrija se trenutno premika proti številnim transformativnim tehnološkim napredkom:
1. Lasersko varjenje z polnilno žico
Tradicionalno avtogeno lasersko varjenje (varjenje brez dodajne kovine) zahteva izjemno tesne tolerance-prileganja. V množični proizvodnji je lahko vzdrževanje teh skoraj-ničelnih vrzeli izjemen izziv, kar je v preteklosti omejevalo uporabo tehnologije.
Laserski sistem za{0}}dovajanje žice za ohlapne tolerančne spoje
Integracija sistema polnilne žice drastično zmanjša te stroge zahteve za montažo. Na primer, pri spajanju 2 mm plošče iz aluminijeve zlitine brez polnilne žice mora biti reža med spoji praktično enaka nič, da se zagotovi brezhiben zvar. Z uvedbo polnilne žice 1,6 mm pa je mogoče doseči visoko-kakovosten, strukturno zdrav zvar tudi z razmikom, širokim do 1,0 mm. Poleg tega polnilne žice proizvajalcem omogočajo prilagajanje kemične sestave zvarnega območja in olajšajo več-slojno varjenje debelejših plošč.
2. Lasersko varjenje z rotacijo žarka (varjenje z nihanjem)
Vrtenje žarka, splošno znano kot "varjenje z nihanjem", je še en preboj, ki povečuje toleranco za nepopolno prileganje spojev in neusklajenost žarka. Z dinamičnim vrtenjem ali nihanjem laserskega žarka postopek kompenzira razlike v šivu.
- Za 2 mm visoko{1}}trdno legirano jeklo:Dovoljena reža-sklepa se poveča z 0,14 mm na 0,25 mm.
- Za 4 mm plošče:Toleranca reže se poveča z 0,23 mm na 0,30 mm.
- Toleranca poravnave:Dovoljena napaka poravnave med središčem žarka in zvarnim šivom se podvoji in se poveča z 0,25 mm na 0,5 mm.
Lasersko varjenje z rotacijo žarka za izboljšano poravnavo spojev in sledenje šivom
3. Sprotno-zaznavanje kakovosti in-kontrola zaprte zanke
Spremljanje postopka laserskega varjenja z zajemanjem optičnih, zvočnih in električnih signalov iz plazemskega oblaka je postalo glavna usmeritev sodobnih raziskav in razvoja. Napredni sistemi zdaj uspešno uporabljajo te signale za resnično{1}}zanko, zaprto-zanko za nadzor kakovosti.
Ključne senzorske tehnologije:
- Plazemski optični senzor (PS):Zajame specifične ultravijolične (UV) valovne dolžine, ki jih oddaja plazemski oblak, za analizo stabilnosti.
- Plazemski senzor naboja (PCS):Uporablja varilno šobo kot sondo za zaznavanje napetostnih razlik, ki jih povzroča neenakomerna difuzija nabitih delcev (ionov in elektronov) v plazmi.
Osnovne sistemske funkcije:
- Identifikacija načina varjenja:Sistem v realnem času razlikuje trenutno stanje varjenja. Stabilen zvar z globoko -prodiranjem (ključavnica) ustvarja robusten plazemski oblak z močnimi signali PS in PCS. Stabilno prevodno varjenje ne proizvaja plazme, signali padejo blizu ničle. Vsako nihanje ali nestabilnost v načinu varjenja se takoj ujame, saj signali občasno naraščajo ali padajo.
- Laserska diagnostika moči:Pri fiksnih parametrih je intenzivnost signalov PS in PCS v neposredni korelaciji z dovajanjem moči v območju zvara. Spremljanje teh signalov omogoča sistemu, da takoj zazna degradacijo svetlobnega vodnika ali nihanja moči.
- Samodejno sledenje višine šob:Ker se signal plazemskega naboja predvidljivo zmanjšuje, ko se razdalja-do-obdelovanca povečuje, se lahko povratna informacija zaprte-zanke samodejno prilagodi in vzdržuje konstantno višino šobe.
- Optimizacija žariščnega položaja:Med-globoko prebojnim varjenjem plazemski optični signal
Čeprav je lasersko varjenje že običajna proizvodna metoda, nenehne inovacije poganjajo njegove zmogljivosti še dlje. Za premagovanje tradicionalnih omejitev, kot je visoka odbojnost ali termično razpokanje, so se pojavile hibridne tehnike varjenja. S kombiniranjem natančnosti laserja s sekundarnimi viri toplote-, kot je obločno varjenje (Laser-Arc Hybrid), plazemski lok, indukcijsko ogrevanje ali dvo{4}}laserji-laserjev, lahko proizvajalci občutno povečajo globino prodiranja, izboljšajo metalurgijo spojev, znižajo stroške opreme in povečajo hitrost proizvodnje.
Končno,laserski varilni strojzagotavlja neprekosljivo proizvodno učinkovitost, dosledno kakovost in izjemno ekonomsko vrednost. V dobi hitrih industrijskih nadgradenj je za proizvajalce, ki želijo ohraniti konkurenčno prednost, bistvenega pomena ostati pred temi tehnološkimi trendi.