ในอุตสาหกรรมแปรรูปโลหะสมัยใหม่ การเชื่อมทำหน้าที่เป็นเทคโนโลยีการเชื่อมต่อหลัก ซึ่งใช้กันอย่างแพร่หลายในการผลิตยานยนต์ อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ การบินและอวกาศ และสาขาอื่นๆ อย่างไรก็ตาม ความท้าทาย-ที่มีมายาวนานหลายประการสร้างปัญหาให้กับผู้ผลิต เช่น ประสิทธิภาพการเชื่อมต่ำในการผลิตจำนวนมาก การเสียรูปเนื่องจากความร้อนอย่างรุนแรงของชิ้นงานที่มีผนังบาง- คุณภาพการเชื่อมที่ไม่เสถียรซึ่งเป็นผลมาจากการทำงานด้วยตนเอง และความยากลำบากในการเชื่อมโลหะที่แตกต่างกัน วิธีการเชื่อมแบบเดิมๆ ซึ่งมีลักษณะเฉพาะของการเชื่อม TIG (ก๊าซเฉื่อยทังสเตน) มีความสมบูรณ์และคุ้มค่า-แต่ไม่สามารถตอบสนองความต้องการมาตรฐานสูง-ของการผลิตสมัยใหม่ได้มากขึ้น เมื่อเทียบกับฉากหลังนี้ การเชื่อมด้วยเลเซอร์กลายเป็นความโดดเด่นด้วยข้อได้เปรียบด้านเทคนิคที่เป็นเอกลักษณ์ โดยนำเสนอโซลูชั่นที่มีประสิทธิภาพสำหรับปัญหาที่เป็นปัญหาของอุตสาหกรรมเหล่านี้ในสภาพการทำงานที่เฉพาะเจาะจง
1. การเชื่อมทิก
การเชื่อม TIG ซึ่งเป็นวิธีการเชื่อมแบบดั้งเดิมแบบคลาสสิก ใช้ความร้อนอาร์คไฟฟ้าที่สร้างขึ้นระหว่างอิเล็กโทรดทังสเตนและชิ้นงานเพื่อหลอมโลหะฐานและโลหะตัวเติม ในขณะที่ก๊าซเฉื่อยจะช่วยปกป้องพื้นที่การเชื่อมจากการเกิดออกซิเดชัน เหมาะอย่างยิ่ง-สำหรับสภาพการทำงานที่เรียบง่าย เช่น-การบำรุงรักษาที่ไซต์งาน การเชื่อม-จำนวนเล็กน้อยสำหรับชิ้นงานที่ไม่ปกติ และการเชื่อมชิ้นส่วนโครงสร้างเหล็กคาร์บอนหนา จุดแข็งที่ยิ่งใหญ่ที่สุดคือการลงทุนอุปกรณ์น้อยและการดำเนินงานที่ยืดหยุ่น-ช่างเชื่อมที่มีทักษะสามารถจัดการตำแหน่งการเชื่อมที่ซับซ้อนและรูปร่างที่ไม่ปกติได้อย่างง่ายดาย อย่างไรก็ตาม การเชื่อม TIG มีข้อจำกัดที่ชัดเจนเมื่อจัดการกับความท้าทายทางอุตสาหกรรม:ความร้อนสูง-บริเวณที่ได้รับผลกระทบ(โดยทั่วไปคือ 5-10 มม.) มักทำให้เกิดการเสียรูปของชิ้นงานโดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับแผ่นบาง (น้อยกว่า 2 มม.) ซึ่งมีแนวโน้มที่จะโค้งงอหรือไหม้ทะลุได้ นอกจากนี้ความเร็วในการเชื่อมยังอยู่ที่ 1-3 เมตรต่อนาทีเท่านั้นไม่มีประสิทธิภาพสำหรับการผลิตจำนวนมากและคุณภาพของมันคือขึ้นอยู่กับประสบการณ์ของช่างเชื่อมเป็นอย่างมากทำให้เกิดรอยต่อที่ไม่สอดคล้องกันและมีอัตราความเสียสูง
2. ทำไมการเชื่อมด้วยเลเซอร์?
ในทางตรงกันข้าม การเชื่อมด้วยเลเซอร์สามารถแก้ไขจุดบกพร่องเหล่านี้ได้อย่างมีประสิทธิภาพในสภาพการทำงานที่เป็นเป้าหมายและข้อดีหลักๆ ของมันสามารถเข้าใจได้ง่ายผ่านพารามิเตอร์ที่สำคัญหลายตัว{0}}ที่-เข้าใจง่าย ขั้นแรก กำลังเลเซอร์ (วัดเป็นวัตต์) จะกำหนดการเจาะทะลุของการเชื่อมโดยตรง: สำหรับแผ่นสแตนเลสบาง (0.5-2 มม.) กำลังเลเซอร์ 500-1500W ก็เพียงพอแล้วที่จะสร้างรอยเชื่อมที่แข็งแรงโดยไม่เกิดการเผาไหม้ผ่านชิ้นงาน สำหรับชิ้นงานที่หนาขึ้น (3-10 มม.) การเพิ่มกำลังเป็น 2000-5000W จะทำให้สามารถเจาะได้เพียงครั้งเดียว ประการที่สอง ความเร็วในการเชื่อม (ปกติ 4-15 ม./นาที) เร็วกว่าการเชื่อม TIG 4 ถึง 10 เท่า ซึ่งช่วยเพิ่มประสิทธิภาพการผลิตในสถานการณ์การผลิตจำนวนมากได้อย่างมาก ประการที่สาม เส้นผ่านศูนย์กลางลำแสงเลเซอร์ (โดยทั่วไป 0.1-0.5 มม.) มีขนาดเล็กกว่าส่วนโค้ง TIG มาก ส่งผลให้มีความหนาแน่นของพลังงานสูงขึ้นและมีโซนรับความร้อนที่แคบมาก (เพียง 0.1-1 มม.) ซึ่งป้องกันการเสียรูปของชิ้นงานได้อย่างมีประสิทธิภาพ ซึ่งเป็นคุณสมบัติที่สำคัญสำหรับส่วนประกอบที่มีความแม่นยำ เช่น ขั้วต่ออิเล็กทรอนิกส์และชิ้นส่วนโลหะแผ่นในยานยนต์
3. โดดเด่นในเรื่องความแม่นยำ
ในการใช้งานจริงโดยเฉพาะการเชื่อมด้วยเลเซอร์แสดงให้เห็นถึงข้อได้เปรียบที่ไม่สามารถทดแทนได้ ยกตัวอย่างอุตสาหกรรมยานยนต์พลังงานใหม่ Tesla Model 3 ใช้การเชื่อมแบบวงแหวนด้วยเลเซอร์สำหรับตัวรถ หุ่นยนต์เชื่อมด้วยเลเซอร์หกตัวสร้างการประกอบตัวถังแบบรวมเข้าด้วยกัน ลดจำนวนส่วนประกอบและปรับปรุงความแข็งแกร่งของร่างกาย สำหรับการเชื่อมเสื้อสูบของเครื่องยนต์และเรือนเกียร์ที่ต้องการการกันลมที่ดีเยี่ยม การเชื่อมแบบเจาะทะลุด้วยเลเซอร์ระดับไมโคร-ถูกนำมาใช้เพื่อป้องกันการรั่วไหลของน้ำมันและอากาศ การเชื่อมแบบเคลือบของแกนเหล็กสเตเตอร์ของมอเตอร์สำหรับยานยนต์พลังงานใหม่ทำให้เกิดการผลิตจำนวนมากอัตโนมัติเต็มรูปแบบผ่านการตั้งโปรแกรมเส้นทางหุ่นยนต์ การเชื่อมด้วยความแม่นยำด้วยเลเซอร์ใช้สำหรับแท็บเซลล์แบตเตอรี่ (ความกว้าง 2-5 มม.) พร้อมกับระบบกำหนดตำแหน่งด้วยภาพเพื่อหลีกเลี่ยงการเชื่อม การเบี่ยงเบนและการลัดวงจร การเชื่อมด้วยเลเซอร์สำหรับชิ้นส่วน เช่น โครงเบาะนั่งและท่อไอเสีย ช่วยเพิ่มประสิทธิภาพการผลิต ลดการเสียรูปของชิ้นงาน และปรับให้เข้ากับการผลิตในสายการประกอบได้ดี
การเชื่อม TIG และการเชื่อมด้วยเลเซอร์ไม่ได้แยกจากกัน แต่เป็นการเสริมกันด้วยสภาพการทำงานที่เกี่ยวข้องกัน การเชื่อม TIG ยังคงไม่สามารถทดแทนได้ในการใช้งานที่เรียบง่าย ต้นทุนต่ำ- และ- ในสถานการณ์การบำรุงรักษาที่ไซต์งานการเชื่อมด้วยเลเซอร์อย่างไรก็ตาม เป็นกุญแจสำคัญในการแก้ปัญหาหลักของอุตสาหกรรม-ประสิทธิภาพต่ำ การเสียรูปง่ายและคุณภาพที่ไม่เสถียร-ในสถานการณ์ที่มีความแม่นยำสูง- การผลิตจำนวนมาก และการเชื่อมวัสดุพิเศษผู้ผลิตสามารถแก้ไขจุดบกพร่องในการเชื่อมได้โดยเลือกวิธีการเชื่อมที่เหมาะสมตามวัสดุชิ้นงาน ความหนา ปริมาณการผลิต และข้อกำหนดด้านความแม่นยำ และปรับกำลังเลเซอร์ ความเร็วในการเชื่อม และเส้นผ่านศูนย์กลางของจุดอย่างเหมาะสม ในอนาคต ด้วยการปรับปรุงเทคโนโลยีเลเซอร์อย่างต่อเนื่อง จะมีบทบาทสำคัญในการส่งเสริมการยกระดับอุตสาหกรรมการเชื่อม