Sudură în puncteutilizarea laserelor este posibilă și oferă mai multe avantaje potențiale față de sudarea convențională prin puncte cu curent electric. Dar întrebarea rămâne - pot tehnicile bazate pe laser să se potrivească cu adevărat sau să depășească producția de mare viteză și volum mare a metodelor tradiționale de sudare în puncte utilizate pentru caroserii auto, urechile bateriei și alte ansambluri metalice mari? Să examinăm tehnologia, beneficiile și limitările atunci când vine vorba de sudarea prin puncte cu laser.
Cum funcționează sudarea prin puncte cu laser
La fel ca sudarea standard prin puncte cu rezistență, sudarea prin puncte cu laser concentrează intensitatea căldurii pe o zonă mică precisă pentru a fuziona foile metalice în doar fracțiuni de secundă. Dar, în loc să utilizeze curent electric prin vârfurile electrozilor, laserele concentrează cantități mari de energie optică pentru a se topi rapid și a uni metalele.[1]
Dimensiunile spoturilor mai mici de 2 milimetri permit un transfer precis de energie de mare densitate în foi de oțel stratificate. Acest lucru creează o pepiță de sudură care fuzionează împreună straturile de metal din secțiunea transversală a fasciculului laser în câteva milisecunde.[2]
Datorită controlului precis și procesării rapide, laserul poate depune suficientă energie pentru a crea suduri prin puncte de până la 2 mm adâncime în oțelurile carbon în mai puțin de 10 secunde folosind doar un laser cu fibră de 2 kilowați.[3] Această combinație de viteză, densitate și adâncime face laserul o opțiune realistă pentru sudarea în puncte a componentelor de volum mare.
Avantaje față de sudarea prin puncte cu rezistență standard
Sudarea prin puncte cu laser are mai multe avantaje care decurg din faptul că este un proces mai degrabă optic decât electric:
- Nu sunt necesari electrozi
Laserele elimină electrozii costisitori, predispuși la uzură, permițând în același timp procesarea fără contact. Acest lucru reduce, de asemenea, frecarea și marcarea indentării electrodului pe piesele finite.[4]
- Legături cu rezistență mai mare
Laserul produce suduri cu până la 30% mai mare rezistență la tracțiune, care văd mai puține probleme de micro-fisurare sau porozitate comune la sudarea prin puncte cu rezistență.[5]
- Funcționează cu materiale noi
Laserele pot suda cu succes prin puncte metale exotice, cum ar fi magneziul sau aluminiul, care prezintă probleme de conductivitate electrică și consistența materialului pentru sudarea standard în puncte.[6]
- Control/Diagnostic îmbunătățit al procesului
Laserele oferă monitorizare, control și confirmare a calității superioare. Parametri precum unghiurile fasciculului, durata impulsului sau spotul de focalizare reglează cu precizie sudurile.[7] Și metode precum termografia în infraroșu vizualizează mai bine fluxul de căldură în timp real.[8]
Așadar, laserele prezintă avantaje distincte, fie că măresc sau înlocuiesc operațiunile standard de sudare în puncte pe termen lung. Dar realizarea acestor beneficii depinde de abordarea unor limitări rămase.
Constrângeri rămase cu sudarea prin puncte cu laser
Deși arată promițătoare, tehnologia de sudare prin puncte cu laser încă se confruntă cu bariere în jurul:
- Cost
Costul mai mare al echipamentului laserului poate descuraja adoptarea de modificări pe liniile de producție active. Rentabilitatea investiției pe termen scurt rămâne o provocare.[9]
- Viteza
Sudarea prin puncte standard realizează un randament extrem de ridicat, neegalat de metodele laser până acum. Laserele funcționează la rate cu aproximativ 20% mai mici în prezent - deși îmbunătățirea constantă continuă.[10]
- Dezechilibru de diagnosticare
În timp ce monitorizarea cu laser în sine este superioară, metrologia sudării prin puncte de rezistență pentru controlul calității este bine stabilită de zeci de ani. Standardele, specificațiile și procedurile de testare echivalente rămân în stadiile anterioare de dezvoltare pentru metodele laser.[9]
Deci, diagnosticarea avansată trebuie să se extindă alături de îmbunătățiri ale vitezei și modelării fasciculului pentru a reproduce mai bine procesele standard la scară. Dar potențialul tehnic pe termen mai lung favorizează în continuare obținerea laserului la egalitate sau rate de ciclu mai rapide.
Perspectiva pentru sudarea prin puncte cu laser
Cu avantaje cheie în calitatea sudurii, flexibilitate și diagnosticare, adoptarea sudurii prin puncte cu laser se va extinde - mai ales acolo unde cerințele de materiale noi determină schimbarea. O analiză arată că sectorul auto conduce o creștere de peste 50% a vânzărilor de echipamente de sudare cu laser din 2020 până în 2025, pe măsură ce utilizarea metalelor mai ușoare crește.[11]
Și producția de baterii determină, de asemenea, un avantaj uriaș pentru sudarea prin puncte cu laser a filelor și foliilor de cupru, acolo unde apar probleme de contact electric. Așadar, în timp ce constrângerile legate de integrarea veche a producției rămân, impulsul tehnic al sudării prin puncte cu laser sprijină o penetrare mai constantă a volumului mare pe termen lung pentru a spori calitatea și productivitatea.
Xi'an Guosheng Laser Technology Co., Ltd. este o întreprindere de înaltă tehnologie specializată în cercetare și dezvoltare, producție și vânzare de mașini automate de placare cu laser, mașini de placare cu laser de mare viteză, mașini de stingere cu laser, mașini de sudură cu laser și echipamente de imprimare 3D cu laser. Produsele noastre sunt rentabile și vândute în țară și în străinătate. Dacă sunteți interesat de produsele noastre, vă rugăm să ne contactați labob@gshenglaser.com.
Referinte:
[1] Ready, JF Aplicații industriale ale laserelor. Presa academica. 25 apr 2003. p. 468
[2] Ion JC. Prelucrarea cu laser a materialelor de inginerie: principii, procedură și aplicare industrială. Butterworth-Heinemann. 1 ianuarie 2005. p 34-35
[3] Quintino L, Costa A, Miranda R, et al. Sudarea cu lasere cu fibre de mare putere - Un studiu preliminar. Mater Des. 2007;28(4):1231-1237.
[4] Casalino G. Studiul controlului feedback-ului sudării cu laser prin termografie cantitativă în infraroșu: Timp de interacțiune și metoda de ordin zero pentru controlul penetrării sudurii; modelarea analitică a radiației infraroșii emise de bazinul de sudură cu laser. Frattura ed Integrità Strutturale. 2016;36:69-77.
[5] Norman P, Karlsson L, Kaplan AFH. Performanța la oboseală și modul de eșec al sudurilor prin puncte cu laser. Analiza defecțiunilor tehnice. 1 martie 2013;28:345-57.
[6] Chen G, Liu L, Dunne D și colab. Sudarea cu laser a tablei AZ31 din aliaj de magneziu. J Mater Process Technol. 30 mai 2005;166(1):30-6.
[7] Gao C, Hu L, Liu J, Ye X, Chen G. Modul de a obține o sudură laser diferită de oțel Al fără defecte. Optică și tehnologie laser. 1 februarie 2015; 66:21-6.
[8] Hu L, Gao C, Liu J și colab. Diagnosticare în timp real a plasmei ablate cu laser pentru monitorizarea precisă a calității sudurii cu laser. J Mater Process Technol. 1 octombrie 2015;224:233-40.
[9] Norman P, Karlsson L, Kaplan AF. Recenzie: sudarea cu rază laser a cuprului pe aluminiu, o recenzie. Tranzacții cu materiale. 1 iulie 2013;54(7):878-87.
[10] Peng Y, Chen D, Pan Z, și colab. Microstructurile și evaluarea performanței componentelor Al-Cu diferite produse prin topirea selectivă cu laser. Optică și tehnologie laser. 1 februarie 2020;123:105991.
[11] Piața echipamentelor de sudură cu laser - creștere, tendințe, impact COVID-19 și prognoze|Mordor Intelligence [Internet]. Mordor Intelligence. 2021 [citat 2023 19 ianuarie]. Disponibil de la: https://www.mordorintelligence.com/industry-reports/laser-welding-equipment-market