L’avanç en els processos d’unió de precisió coneguts com a tecnologia de soldadura làser és un canvi de pas i ha transformat la fabricació en tots els sectors. En comparació amb els processos tradicionals, els sistemes de soldadura làser industrials proporcionen precisió, velocitat i control de qualitat que no es poden complir amb cap altre enfocament. Amb el desenvolupament continuat de làsers de fibra, sistemes de control automàtic i la introducció de la indústria 4.0, el mercat LAR continua augmentant ...
Aquest treball està centrat en els principis bàsics de la soldadura làser, la selecció d’aparells de soldadura làser, mètodes d’operació de soldadura làser, requisits per al manteniment de la soldadura làser i la soldadura làser a la indústria, permetent als professionals de sistemes làser per millorar els processos de soldadura làser a la qualitat més eficient i òptima.
Què és la soldadura làser?
Comprensió dels fonaments de soldadura làser
La soldadura làser és un procés d’unió que utilitza millor la tecnologia de les bigues làser per formar costures metàl·liques fortes i precises. El sistema de soldadura de feixos metàl·lics utilitza làsers per cremar una petita superfície a temperatures superiors a 10.000 ° C per fondre superfícies i combinar -les. En contrast amb el procediment clàssic, aquesta tècnica avançada de làser de soldadura forma una costura de soldadura profunda i estreta amb àrees menys extenses de metall de base escalfada.
Tipus de màquina de soldadura làser
Soldadors làser de CO2
Les màquines de soldadura amb làsers de diòxid de carboni funcionen en el rang d’infrarojos amb una longitud d’ona de 10,6 µm adequada per a la unió de materials gruixuts. Les aplicacions de penetració profunda són un lloc comú i, per tant, aquests sistemes són més adequats per a indústries altes. Els equips de soldadura làser de CO2 tenen la capacitat de gran potència mantenint una bona absorció d’energia en els metalls.
Soldadors làser en estat sòlid
Els sistemes de soldadura làser d’estat sòlid a més d’un soldador làser de fibra funcionen a uns centímetres per sobre de les regions mètriques lineals i espais de taller, a longituds d’ona, per exemple, d’uns 1,06 micres. Aquests dispositius disposen de bones característiques del feix de lasing i s’utilitzen amb finalitats tecnològiques on la precisió de les màquines de soldadura làser es realitza millor. La seva petita mida i la capacitat de donar forma a un programa de pols de manera determinada permeten establir valors petits d’entrada de calor per a les operacions de soldadura làser.
Components del soldador làser
Sistema de ressonador
La cavitat del ressonador és on s’emmagatzema el medi làser, el gas o el cristall. També és el punt on comença el tret làser. Aquesta és la unitat primària que defineix les propietats bàsiques de la sortida làser.
Components òptics
Els soldadors darrerament incorporen sistemes òptics potents, per exemple, lents, miralls i sistemes de lliurament de feixos responsables del posicionament i centrant el feix làser. Fan possible controlar i situar el feix làser.
Sistemes de control i suport
Aquestes màquines de soldadura làser avançades estan equipades amb refrigerants, moviment motoritzat i cobertes de seguretat. Els sistemes d’alimentació consisteixen en fibra òptica o braços de miralls articulats i l’òptica enfocada dirigeix l’energia només a la superfície de la peça.
Com funciona el procés de soldadura làser?
Procés de generació de feixos làser
L’actual aparell de soldadura làser comença les operacions amb la generació d’un potent feix làser dins de la cavitat del ressonador. Quan es tracta del funcionament de la màquina de soldadura làser de formar el feix làser, un medi de làsing que pot ser molècules de gas en soldador làser de CO2 o estructures de gelosia de cristall en làsers de soldadura d’estat sòlid s’emocionen per energia elèctrica o per energia lleugera. Un mètode més avançat de soldadura làser crea llum coherent amb un enfocament làser o una sèrie de làsers, capaços de produir densitats de potència tan extremes com 1 MW/cm² en màquines de soldadura làser industrials. La màquina làser soldadora converteix l’energia elèctrica subministrada de manera eficient i precisament en energia lleugera.
Focus i control del feix
Lliurament de feixos làser millorat
L’aparell sofisticat de soldadura làser inclou miralls fàcilment regulables i cables de fibra òptica que ajuden a dirigir el feix làser de soldadura. Les màquines de soldadura làser de gamma alta integren el sistema de refrigeració d’aigua per a les parts òptiques per mantenir l’estabilitat en el perfil de feix durant llargs períodes de treball.
Sistemes que milloren la precisió de focalització làser
Dins del capçal de focalització d’una màquina de soldadura làser hi havia algunes òptiques dissenyades per barrejar i centrar l’energia làser en un determinat lloc, aquest punt sol tenir uns 0,2 - 0,6 mil·límetres de diàmetre. Els sistemes avançats de control de soldadors làser varien la longitud focal del làser i l’angle del feix de soldadura per a una penetració efectiva de la soldadura.
Control dels paràmetres del procés
Els paràmetres de soldadura de soldadura làser de soldadura inclouen la densitat de potència, la mida del punt, el mode de feix, etc. La soldadura làser contemporània Les màquines tenen sistemes integrats que permeten el control d'aquests paràmetres en temps real per a la consistència de la qualitat de la soldadura.
Formació de piscines de soldadura
Tecnologia de generació de calor
A mesura que el feix centrat de l’aparell de soldadura làser toca la superfície de la peça, el material s’escalfa ràpidament fins al punt de fusió. La forta concentració d’energia generada mitjançant l’ús d’un soldador làser industrial produeix temperatures per sobre del punt de vaporització del material que s’està soldant.
Mecanisme de fusió metàl·lica
La soldadura de penetració profunda és possible amb l'efecte de soldadura del forat de la clau, per la qual cosa la pressió de vapor manté un forat en el material. De manera que, mentre l’aparell de soldadura làser avança al llarg de la pista de soldadura, el metall de la piscina fos que circula per la regió del forat i la congelació de la soldadura estreta en un enllaç fort.
Procés de control de solidificació
En la soldadura de feixos làser, les taxes de refrigeració i els patrons de solidificació estan controlats tant per les funcions de conformació de pols com per manipulació del feix del soldador làser per garantir un desenvolupament òptim de microestructura a la zona de soldadura.
Quins són els avantatges i els desavantatges de la soldadura làser?
Beneficis en la fabricació
Rendiment d’alta precisió
Les màquines de soldadura làser poden fer soldadures molt precises, ja que les taques de feix amb les quals funcionen poden ser tan petites com 0,2 mm. El sistema de soldadura làser d’alta qualitat concentra l’energia, amb zones d’efecte tèrmic poc que permeten que la soldadura amb els metalls pares no distorsioni. Els soldadors làser industrials permeten tenir soldadures de penetració profundes i estretes que no siguin possibles amb els mètodes de soldadura ordinaris.
Eficiència de producció
Les màquines de soldadura làser modernes permeten una velocitat de soldadura de més de 10 m/min, molt superior en comparació amb els processos antics. Els sistemes de control del soldador làser permeten que el procés es faci contínuament amb pocs operadors d’atenció a la màquina. Les tecnologies actuals de soldadura làser consideren que els eixos múltiples mòbils que permeten operacions de soldadura sofisticades.
Millora de la qualitat
El procés de soldadura de feixos làser crea soldadures netes estèticament grans amb poca esquena. Les màquines de soldadura làser posen un ordinador al capdavant de la màquina i permeten així una operació de soldadura làser d’alta qualitat a la repetició. La tecnologia de soldadura làser ajuda a gestionar la quantitat de calor que es transfereix a la peça de treball.
Limitacions del procés
Consideracions d’inversions inicials
Els sistemes de soldadura làser de gamma alta són intensius en el capital pel que fa a la contractació d'equips. Els equips de soldadura amb làser de precisió també requereixen el servei regular i fins i tot la substitució de peces. També és car perquè es triga molt a formar operadors de màquines de soldadura làser.
Restriccions tècniques
Els soldadors làser industrials tenen una limitació quan es tracta de materials molt reflectants com el coure i l’alumini. Cal tenir cura de no contaminar els equips de soldadura làser i, sobretot, el sistema de lliurament de feixos. Alguns materials no es poden combinar per a la soldadura mitjançant feixos làser perquè planteja dificultats en el disseny articular.
Requisits operatius
Els equips de soldadura làser de qualitat professional són làser qualsevol peça o peça de treball, és necessària la precisió de les juntes. El funcionament d’un soldador làser implica un requisit de seguretat estricte a causa de l’ús de làsers d’alta potència. Els sistemes de soldadura làser avançats d’alta potència també són sensibles i requereixen un entorn gestionat adequadament per tal de treballar de manera eficaç.
Cost per a l'anàlisi del rendiment
Despeses de funcionament
Tot i que els equips de soldadura làser són més efectius energèticament que l’ús de mètodes tradicionals, ha de patir un manteniment especialitzat que afecta la despesa global. El dispositiu soldador làser té costos de funcionament a causa de les seves parts consumibles i de les utilitats consumides en l'operació. Les màquines de soldador làser s’han de calibrar regularment per a un funcionament òptim, però això també augmenta el cost de manteniment.
Beneficis de producció
Les característiques ràpides del mecanisme per a la soldadura làser permeten un estalvi enorme en el temps de processament, que és el temps que comporta el processament de cada part. L’ús del soldador làser industrial dóna lloc a disminuir la quantitat de processament addicional després de la soldadura, ja que el làser proporciona un control de calor precís. També hi ha una disminució significativa del treball amb les màquines automatitzades de soldadura làser, així com l’augment de la productivitat.
Valor a llarg termini
Les inversions inicials comparatives de soldadura de feixos làser són elevades, però l'escalada en la productivitat i la qualitat les fa rendibles. Amb l’ús d’un soldador làser professional també minimitza l’ús de materials i aconsegueix una millor consistència de les peces fabricades. La tecnologia de soldadura làser complementa una varietat de processos de fabricació, per tant, millora els seus rendiments.
Quines indústries són més adequades per als soldadors làser?
Aplicacions en automoció
Fabricació de cossos de vehicles
L’arribada dels sistemes de soldadura per làser d’automòbils ha canviat els mètodes tradicionals de muntatge de cossos de cotxes en entorns de producció massiva, permetent la soldadura contínua d’alta velocitat dels panells del cos. Les màquines de soldador làser d’última generació permeten unir -se amb precisió elements d’acer galvanitzat amb els seus homòlegs d’alumini. El procés de soldadura del feix làser elimina la distorsió de la costura del cos visible i els elements de l'estructura.
Components del tren de potència
Els soldadors làser industrials faciliten molt la fabricació d’engranatges de transmissió d’alta precisió i peces del motor destinades a encaixar -se. Amb aplomb, els equips de soldadura làser mantenen la calor localitzada de manera que les parts sensibles i que controlen la calor del tracció de tracció no s’ordenen. Els sistemes de soldadura làser de classe industrial realitzen soldadures penetradores de cicle elevat factibles per a motors.
Sistemes de seguretat
Per exemple, la soldadura de control de l’energia pneumàtica per als sistemes d’airbag de seguretat és una de les aplicacions en què els dispositius de soldadura làser provoquen articulacions duradores. Si es tracta de tecnologia de soldadura làser, no s’aconsegueix res de l’excel·lència al muntatge del sistema de fre. Els sistemes avançats de soldadura làser permeten la fabricació automàtica del sistema de cinturons de seguretat.
Solucions per a l'electrònica
Assemblea de la placa de circuit
Amb els avenços tecnològics, s’utilitza una màquina de soldadura làser de precisió per afectar articulacions microscòpiques dins d’un conjunt de circuits electrònics. El procés d’erosió de la soldadura de feixos làser permet unir-se a les peces electròniques fràgils. Qualsevol millor soldador d’ones làser per a aplicacions sobre-moviment garanteix que les tensions tèrmiques no s’apliquen als materials sensibles.
Fabricació de bateries
Els soldadors làser industrials fan segells hermètics en carcasses de les cèl·lules de la bateria. El fort enfocament de soldadura làser avançat defensa contra el compromís dels delicats materials que fan la bateria. El sistema de soldador làser dual permet fabricar ràpidament un conjunt de bateries.
Electrònica de consum
Els equips de soldadura per làser permeten proporcionar belles soldadures a taulers de telèfon i tauletes. La maquinària de soldadura de feixos làser permet el muntatge de peces molt petites dins d’una carcassa. Els soldadors làser de generació actual són capaços de reproduir la qualitat coherent amb la producció massiva en la fabricació d’electrònica.
Integració amb aeroespace
Components d’avions
Els sistemes aeroespacials que inclouen màquines de soldadura làser s’utilitzen per unir aliatges lleugers amb un alt grau de força. La precisió de la màquina de soldadura làser incorpora estàndards crítics de seguretat a causa de la naturalesa del conjunt de l'avió. Les màquines de soldadura làser industrials són capaces de realitzar soldadures amb geometria complexa dins de les parts de la turbina.
Tecnologia espacial
Les màquines de soldadura làser d’alta qualitat també s’utilitzen en la cerimònia de muntatge de satèl·lits. El procés de fabricació de soldadura làser garanteix la formació de connectors segellats en parts d’interfície d’una nau espacial. Després de les tendències de les tecnologies modernes, les màquines de soldadura làser s’utilitzen per oferir un rendiment d’alta qualitat fins i tot en condicions dures a l’àrea de l’aeroespacial.
Operacions de manteniment
Les peces aeroespacials es poden reparar cosmíticament làser mitjançant aquestes màquines de soldadura làser. La tecnologia de màquines de soldadura làser també ajuda a automatitzar les pràctiques de manteniment. És habitual trobar illes d’arc de tungstè de gas a màquines de soldadura làser decorades amb reparacions de qualitat certificades.
Consells essencials per al manteniment del sistema de soldadura làser
Inspecció diària del sistema òptic
Sens dubte, la qualitat del feix està en gran mesura determinada per la inspecció regular dels elements òptics dels equips de soldadura làser. Les finestres de protecció, lents, miralls i altres elements s’han d’inspeccionar per contaminació, rascades o danys dels recobriments. Aquests components s’han de netejar amb la deguda respecte als materials especialitzats i les maneres de netejar. Una ruta òptica sense problemes proporciona el millor lliurament de bigues làser, cosa que impedeix el deteriorament de la soldadura. La qualitat de la soldadura làser també depèn en gran mesura de la neteja del sistema òptic del soldador làser.
Monitorització del sistema de refrigeració
És important que el sistema de refrigeració incorporat a les màquines de soldadura làser estigui en bon funcionament en tot moment, si es manté la consistència en funcionament. Els nivells de refrigerants, els cabals i les temperatures s’han de comprovar diàriament. Altres xecs com inspeccionar les fuites, comprovar la pressió i avaluar la qualitat del refrigerant es fan mensualment. La contaminació del sistema s’ha d’evitar mitjançant la neteja regular o el canvi de filtres del sistema. Les capacitats de refrigeració dels equips de soldadura làser tenen un efecte directe sobre l’estabilitat superior de la llum i la vida útil dels components.
Calibració rutinària de fonts d'alimentació
L’ús d’alimentació d’alimentació de la màquina de soldadura làser hauria d’estar sota control i ajustar -lo si cal per a la distribució uniforme d’energia. Comproveu també l’estabilitat de la tensió cada tres mesos, la regulació del corrent i els modes de pols. Cada qualificació de potència s’ha de registrar i analitzar amb les lectures anteriors. Els equips de soldadura làser industrial requereixen una correcció exacta de potència per tal d’assegurar la mateixa qualitat amb cada soldadura. La calibració puntual dels equips evita el canvi en els paràmetres de soldadura.
Manteniment del sistema de lliurament de feixos
Comproveu els diversos components del sistema de lliurament de soldadura de feixos làser, per exemple, la fibra òptica i els braços articuladors, ja siguin danyats o posicionats incorrectament. Mensualment, comproveu les característiques del feix i la seva posició de focus. Servei de components de lliurament de feixos executius segons les recomanacions del fabricant. Per als equips de soldadura làser, el feix ha de romandre recte per tal que funcioni correctament.
Ajudar la verificació del sistema de gasos
Assegureu -vos que el funcionament adequat del sistema d’assistència del soldador làser permeti una protecció adequada de la soldadura. Superviseu la pressió del gas i els cabals i la condició de la boquilla diàriament. Canvieu els filtres i assegureu -vos que les línies de lliurament es netegin regularment. Mantingueu les directrius per a la purificació de gas i les seves taxes de consum. El sistema d’assistència de gas d’un làser de soldadura té un efecte sobre la qualitat de la soldadura, alhora que protegeix l’àrea de soldadura de l’oxidació.
## Com seleccionar el sistema de soldadura làser més adequat
Avaluació dels requisits de qualitat de potència i feix
És imprescindible definir els requisits de potència de la vostra màquina de soldadura làser en funció del material de treball i del seu gruix. Els soldadors industrials efectius es troben en un rang de 2KW a 20kW, el sistema d’alta potència permet una penetració de més profunditat del feix làser. La qualitat de soldadura dels equips de soldadura làser M⊃2; El factor també determina la capacitat de centrar el feix.
Opteu per la tecnologia de longitud d’ona dreta
Utilitzeu diferents dispositius quan la soldadura làser segons les característiques d’absorció dels materials. Els soldadors amb làser de fibra (1,06 µm) són efectius per als metalls, particularment per treballar amb més difícils de treballar, metalls reflectants com l’alumini i el coure. Comparativament, els sistemes de soldadura per làser de CO2 (10,6 µm) són més preferibles per a la matèria orgànica que no són metalls i de la matèria orgànica.
Tingueu en compte els aspectes de l’automatització i el control
Els sistemes contemporanis de soldadura làser permeten tota la integració automàtica esmentada anteriorment. La interfície de control de la màquina de soldadura làser ha de ser capaç de la programació necessària. No us oblideu de demanar equips de soldadura làser professionals amb la capacitat de control i el control de qualitat en el transcurs del procés.
Analitzar el cost total de propietat
Avaluar la inversió completa del dispositiu de soldadura làser, inclosa:
Cost i instal·lació inicial dels equips
Despeses de funcionament (energia, gasos, consumibles)
Requisits de manteniment i contractes de serveis
Necessitats de formació i certificació dels operadors
Modificacions de les instal·lacions i requisits de seguretat
Esteu a punt per elevar les vostres capacitats de soldadura làser?
Team MFG està especialitzat en maquinària de precisió CNC i sistemes de soldadura làser professionals. El nostre equip expert ofereix solucions de soldadura làser personalitzades avalades per més de 15 anys d’excel·lència en fabricació. Tant si necessiteu soldadors làser industrials d’alta potència per a la producció contínua o màquines especialitzades de soldadura làser per a aplicacions precises, proporcionem un suport complet de la selecció a la implementació.
Transformeu la vostra eficiència de producció amb la tecnologia avançada de soldadura làser de Team MFG.
Preguntes freqüents (preguntes freqüents)
P: Podeu donar més llum sobre les diferències entre soldadura i soldadura làser mitjançant l’arc?
Un soldador làser funciona centrant el feix làser per generar calor en un punt específic que produeix soldadures estretes i profundes que causen menys distorsió a la unió circumdant. D'altra banda, la soldadura d'arc proporciona invariablement àrees de calor més grans i hi ha l'ús de filferro de farciment.
P: Quins factors he de tenir en compte a l’hora de determinar la potència làser adequada per a la meva aplicació de soldadura?
Quan es tracta de soldadura de feixos làser, la selecció de potència està influenciada pel gruix i el tipus de materials a unir -se, així com la penetració de soldadura necessària. Les làmines primes solen estar per sota dels 2 mm que solen requerir la potència d’entrada entre 1 2kW de rang mentre que els sistemes de soldadura làser per a materials gruixuts que són de més de 5 mm requereixen 4 sistemes de 20kW.
P: Quins materials es poden treballar amb una màquina de soldadura làser?
El sistema de soldadura làser industrial és capaç de soldar la majoria de metalls que inclouen acers, alumini, titani i fins i tot sistemes basats en níquel. També els soldadors làser moderns combinen diferents metalls si es configuren els paràmetres adequats.
P: Per què tinc variacions en la qualitat de les soldadures produïdes amb els meus equips de soldadura làser?
Les causes més freqüents són: òptica bruta, indiscutibilitat dels usuaris, flux de gas d’assistència no constant i esgotament de consumibles de la màquina de soldadura làser. Si manteniu el soldador làser ben cuidat, hauria de funcionar de manera fiable cada vegada.
P: Quines precaucions he de prendre quan utilitzeu màquines de soldadura làser?
Quan es realitza làser de qualsevol tipus, és obligatori tenir estacions de treball tancades, ulleres especials de protecció làser amb materials i accessoris adequats, ventilació i personal format que compleixin les pràctiques de seguretat per a l’ús de soldadors làser.
P: A diferents intervals, com puc netejar els diagrames de peces òptiques dels equips de soldadura làser?
Comproveu cada dia l’òptica de la màquina de soldadura amb làser. Netegeu les finestres de la coberta amb pols una vegada a la setmana i realitzeu el manteniment de tot el sistema òptic mensualment. Seguiu les recomanacions del fabricant del soldador làser pel que fa a la substitució dels components dins del vostre soldador làser.
P: Quins aspectes funcionals de la soldadura de feixos làser he de fer un seguiment?
Mireu la potència, la posició focal, la velocitat de viatge, l’assistència al flux de gas i l’angle del dispositiu de soldadura làser. La majoria dels nous sistemes de soldadura làser permeten controlar aquests paràmetres en temps real.
