คุณสามารถมองเห็นการเชื่อมด้วยเครื่องเชื่อมเลเซอร์ได้หรือไม่?

การเชื่อมจุดการใช้เลเซอร์เป็นไปได้และมีข้อได้เปรียบที่เป็นไปได้หลายประการเหนือการเชื่อมจุดแบบธรรมดาด้วยกระแสไฟฟ้า แต่คำถามยังคงอยู่ - เทคนิคที่ใช้เลเซอร์สามารถจับคู่หรือเกินกว่าการผลิตที่มีความเร็วสูงและมีปริมาณมากของวิธีการเชื่อมจุดแบบเดิมที่ใช้กับตัวถังรถยนต์ แถบแบตเตอรี่ และชิ้นส่วนโลหะขนาดใหญ่อื่นๆ ได้หรือไม่ มาดูเทคโนโลยี ประโยชน์ และข้อจำกัดของการเชื่อมจุดด้วยเลเซอร์กันดีกว่า

การเชื่อมจุดด้วยเลเซอร์ทำงานอย่างไร

เช่นเดียวกับการเชื่อมจุดด้วยความต้านทานมาตรฐาน การเชื่อมจุดด้วยเลเซอร์จะเน้นความเข้มของความร้อนบนพื้นที่ขนาดเล็กที่แม่นยำเพื่อหลอมโลหะแผ่นเข้าด้วยกันในเวลาเพียงเสี้ยววินาที แต่แทนที่จะใช้กระแสไฟฟ้าผ่านปลายอิเล็กโทรด เลเซอร์จะรวมพลังงานแสงจำนวนมากเพื่อละลายและเชื่อมโลหะอย่างรวดเร็ว[1]

ขนาดสปอตที่น้อยกว่า 2 มิลลิเมตรทำให้สามารถถ่ายเทพลังงานความหนาแน่นสูงไปยังแผ่นเหล็กชั้นต่างๆ ได้อย่างแม่นยำ สิ่งนี้จะสร้างนักเชื่อมเชื่อมที่หลอมรวมชั้นโลหะในส่วนตัดขวางของลำแสงเลเซอร์เข้าด้วยกันภายในเวลามิลลิวินาที

เนื่องจากการควบคุมที่แม่นยำและการประมวลผลที่รวดเร็ว เลเซอร์จึงสามารถสะสมพลังงานเพียงพอเพื่อสร้างรอยเชื่อมจุดในเหล็กกล้าคาร์บอนที่มีความลึกสูงสุด 2 มม. ภายในเวลาไม่ถึง 10 วินาที โดยใช้เลเซอร์ไฟเบอร์ขนาด 2 กิโลวัตต์เพียงเท่านั้น[3] การผสมผสานระหว่างความเร็ว ความหนาแน่น และความลึกทำให้เลเซอร์เป็นตัวเลือกที่สมจริงสำหรับการเชื่อมเฉพาะจุดส่วนประกอบที่มีปริมาณมาก

ข้อดีเหนือการเชื่อมจุดต้านทานมาตรฐาน

การเชื่อมจุดด้วยเลเซอร์มีข้อดีหลายประการอันเนื่องมาจากการเป็นกระบวนการทางแสงมากกว่ากระบวนการทางไฟฟ้า:

- ไม่ต้องใช้อิเล็กโทรด

เลเซอร์ช่วยขจัดอิเล็กโทรดที่มีราคาแพงและสึกหรอได้ง่าย ขณะเดียวกันก็ทำให้สามารถประมวลผลแบบไม่สัมผัสได้ นอกจากนี้ยังช่วยลดการเสียดสีและการเยื้องของอิเล็กโทรดบนชิ้นส่วนสำเร็จรูปอีกด้วย[4]

- พันธบัตรที่มีความแข็งแรงสูงกว่า

เลเซอร์สร้างการเชื่อมที่มีความต้านทานแรงดึงสูงขึ้นถึง 30% ซึ่งมองเห็นปัญหาการแตกร้าวขนาดเล็กหรือรูพรุนน้อยลงซึ่งมักเกิดขึ้นกับการเชื่อมจุดด้วยความต้านทาน[5]

- ใช้งานได้กับวัสดุใหม่

เลเซอร์สามารถตรวจจับโลหะพิเศษในการเชื่อม เช่น แมกนีเซียมหรืออลูมิเนียมที่ก่อให้เกิดปัญหาการนำไฟฟ้าและความสม่ำเสมอของวัสดุสำหรับการเชื่อมแบบจุดมาตรฐานได้สำเร็จ[6]

- ปรับปรุงการควบคุม/วินิจฉัยกระบวนการ

เลเซอร์ให้การตรวจสอบ การควบคุม และการยืนยันคุณภาพที่เหนือกว่า พารามิเตอร์ต่างๆ เช่น มุมลำแสง ระยะเวลาพัลส์ หรือจุดโฟกัส จะปรับแต่งการเชื่อมอย่างแม่นยำ[7] และวิธีการอย่างอินฟราเรดเทอร์โมกราฟี จะแสดงภาพการไหลของความร้อนแบบเรียลไทม์ได้ดีขึ้น

ดังนั้นเลเซอร์จึงมีข้อได้เปรียบที่แตกต่างกัน ไม่ว่าจะเป็นการเพิ่มหรือแทนที่การเชื่อมจุดมาตรฐานในระยะยาว แต่การตระหนักถึงประโยชน์เหล่านี้ขึ้นอยู่กับการจัดการกับข้อจำกัดที่เหลืออยู่บางประการ

ข้อจำกัดที่เหลืออยู่ด้วยการเชื่อมจุดด้วยเลเซอร์

แม้ว่าเทคโนโลยีการเชื่อมจุดด้วยเลเซอร์จะยังคงเผชิญกับอุปสรรคดังนี้:

- ค่าใช้จ่าย

ต้นทุนอุปกรณ์ที่สูงขึ้นของ Lasers สามารถยับยั้งการเปลี่ยนแปลงในสายการผลิตที่ใช้งานอยู่ได้ ROI ระยะสั้นยังคงมีความท้าทาย[9]

- ความเร็ว

การเชื่อมแบบจุดแบบมาตรฐานให้ปริมาณงานที่สูงมากซึ่งวิธีเลเซอร์ไม่มีใครเทียบได้จนถึงขณะนี้ เลเซอร์ทำงานในอัตราที่ลดลงประมาณ 20% ในปัจจุบัน - แม้ว่าการปรับปรุงอย่างต่อเนื่องจะดำเนินต่อไปก็ตาม

- การวินิจฉัยความไม่สมดุล

ในขณะที่การตรวจสอบด้วยเลเซอร์นั้นเหนือกว่า แต่มาตรวิทยาการเชื่อมจุดต้านทานเพื่อการควบคุมคุณภาพที่คุ้มค่ามานานหลายทศวรรษก็ได้รับการยอมรับอย่างดี มาตรฐาน ข้อมูลจำเพาะ และขั้นตอนการทดสอบที่เท่าเทียมกันยังคงอยู่ในขั้นตอนเริ่มต้นของการพัฒนาวิธีเลเซอร์[9]

ดังนั้นการวินิจฉัยขั้นสูงจึงต้องขยายไปพร้อมกับการปรับปรุงความเร็วและรูปร่างของลำแสงเพื่อจำลองกระบวนการมาตรฐานในวงกว้างได้ดียิ่งขึ้น แต่ศักยภาพทางเทคนิคในระยะยาวยังคงสนับสนุนให้เลเซอร์บรรลุผลสำเร็จด้วยอัตรารอบที่ตราไว้หรือเร็วกว่า

Outlook สำหรับการเชื่อมจุดด้วยเลเซอร์

ด้วยข้อได้เปรียบที่สำคัญในด้านคุณภาพการเชื่อม ความยืดหยุ่น และการวินิจฉัย การใช้การเชื่อมจุดด้วยเลเซอร์จะขยายตัวมากขึ้น โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อต้องใช้วัสดุใหม่ที่ต้องการเปลี่ยนตัวขับเคลื่อน การวิเคราะห์ชิ้นหนึ่งพบว่าภาคยานยนต์ผลักดันยอดขายอุปกรณ์เชื่อมด้วยเลเซอร์เพิ่มขึ้นกว่า 50% ในช่วงปี 2563 ถึง 2568 เนื่องจากการใช้โลหะเบาเพิ่มขึ้น[11]

และการผลิตแบตเตอรี่ยังกระตุ้นให้เกิดข้อดีอย่างมากสำหรับการเชื่อมจุดด้วยเลเซอร์ของแถบทองแดงและฟอยล์ที่ซึ่งปัญหาการสัมผัสทางไฟฟ้าเกิดขึ้น ดังนั้นในขณะที่ข้อจำกัดเกี่ยวกับการบูรณาการการผลิตแบบเดิมยังคงอยู่ โมเมนตัมทางเทคนิคของการเชื่อมจุดด้วยเลเซอร์ช่วยสนับสนุนการเจาะปริมาณสูงอย่างต่อเนื่องในระยะยาว เพื่อยกระดับคุณภาพและผลผลิตกลับหัว

Xi'an Guosheng Laser Technology Co., Ltd. เป็นองค์กรเทคโนโลยีขั้นสูงที่เชี่ยวชาญด้านการวิจัยและพัฒนา การผลิตและการขายเครื่องหุ้มด้วยเลเซอร์อัตโนมัติ เครื่องหุ้มด้วยเลเซอร์ความเร็วสูง เครื่องดับด้วยเลเซอร์ เครื่องเชื่อมด้วยเลเซอร์ และอุปกรณ์การพิมพ์ 3 มิติด้วยเลเซอร์ ผลิตภัณฑ์ของเรามีความคุ้มค่าและจำหน่ายในประเทศและต่างประเทศ หากคุณสนใจผลิตภัณฑ์ของเราโปรดติดต่อเราได้ที่bob@gshenglaser.com.

อ้างอิง:

[1] พร้อมแล้ว การใช้งานเลเซอร์ของ JF Industrial สำนักพิมพ์วิชาการ. 25 เม.ย. 2546. น. 468

[2] ไอออนเจซี การแปรรูปวัสดุทางวิศวกรรมด้วยเลเซอร์: หลักการ ขั้นตอน และการประยุกต์ทางอุตสาหกรรม บัตเตอร์เวิร์ธ-ไฮเนอมันน์. 1 ม.ค. 2548 หน้า 34-35

(3) Quintino L, Costa A, Miranda R และคณะ การเชื่อมด้วยเลเซอร์ไฟเบอร์กำลังสูง - การศึกษาเบื้องต้น เมเตอร์ เดส. 2550;28(4):1231-1237.

[4] Casalino G. การศึกษาการควบคุมการตอบสนองของการเชื่อมด้วยเลเซอร์โดยการถ่ายภาพความร้อนอินฟราเรดเชิงปริมาณ: เวลาโต้ตอบและวิธีการลำดับศูนย์สำหรับการควบคุมการเจาะทะลุ; การสร้างแบบจำลองเชิงวิเคราะห์ของรังสีอินฟราเรดที่ปล่อยออกมาจากสระเชื่อมเลเซอร์ Frattura ed Integrità Strutturale. 2559;36:69-77.

[5] นอร์แมน พี, คาร์ลสัน แอล, แคปแลน AFH ประสิทธิภาพความล้าและโหมดความล้มเหลวของการเชื่อมจุดด้วยเลเซอร์ การวิเคราะห์ความล้มเหลวทางวิศวกรรม 2013 1 มี.ค.;28:345-57.

(6) Chen G, Liu L, Dunne D และคณะ การเชื่อมด้วยเลเซอร์ของแผ่นโลหะผสมแมกนีเซียม AZ31 เจ เมเตอร์ โปรเซส เทคโน 30 พฤษภาคม 2548;166(1):30-6

[7] Gao C, Hu L, Liu J, Ye X, Chen G. วิธีรับการเชื่อมด้วยเลเซอร์ที่ไม่เหมือนกันของ Al-steel ที่ปราศจากข้อบกพร่อง เทคโนโลยีออพติคอลและเลเซอร์ 1 ก.พ. 2558; 66:21-6.

[8] Hu L, Gao C, Liu J และคณะ การวินิจฉัยพลาสมาที่ถูกระเหยด้วยเลเซอร์แบบเรียลไทม์เพื่อการตรวจสอบคุณภาพการเชื่อมด้วยเลเซอร์ที่แม่นยำ เจ เมเตอร์ โปรเซส เทคโน 2015 1 ตุลาคม;224:233-40.

(9) นอร์แมน พี, คาร์ลสัน แอล, แคปแลน เอเอฟ บทวิจารณ์: การเชื่อมลำแสงเลเซอร์ของทองแดงกับอลูมิเนียม, บทวิจารณ์ ธุรกรรมวัสดุ 2013 1 กรกฎาคม;54(7):878-87.

(10) Peng Y, Chen D, Pan Z และคณะ โครงสร้างจุลภาคและการประเมินประสิทธิภาพของส่วนประกอบ Al-Cu ที่ไม่เหมือนกันซึ่งเกิดจากการหลอมด้วยเลเซอร์แบบเลือกสรร เทคโนโลยีออพติคอลและเลเซอร์ 2020 1 ก.พ. ;123:105991.

(11) ตลาดอุปกรณ์เชื่อมด้วยเลเซอร์ - การเติบโต แนวโน้ม ผลกระทบจาก COVID-19 และการคาดการณ์|หน่วยสืบราชการลับมอร์ดอร์ [อินเทอร์เน็ต] หน่วยสืบราชการลับมอร์ดอร์ 2021 [อ้างอิง 2023 19 ม.ค.]. หาได้จาก: https://www.mordorintelligence.com/industry-reports/laser-welding-equipment-market