Η χρήση λέιζερ ινών στην παραγωγή αυτοκινήτων ήταν τεράστια επιτυχία και έχουν χρησιμοποιηθεί σε πολυάριθμες εφαρμογές συγκόλλησης και κοπής, όπως το σώμα σε λευκό, εξαρτήματα ανάρτησης, συγκροτήματα κινητήρων και πολλά άλλα. Αυτό δεν πρέπει να αποτελεί έκπληξη. Τα λέιζερ ινών προσφέρουν αρκετά πλεονεκτήματα σε σχέση με τις περισσότερες τεχνολογίες που χρησιμοποιήθηκαν στο παρελθόν (λέιζερ και μη λέιζερ).
Ωστόσο, η αυτοκινητοβιομηχανία παραμένει σημαντική πηγή καινοτομίας. Ενώ τα λέιζερ ινών υψηλής ισχύος έχουν χρησιμοποιηθεί με επιτυχία στην παραγωγή αυτοκινήτων εδώ και αρκετό καιρό, οι πιο εξελιγμένες διαδικασίες συγκόλλησης απαιτούν σήμερα κάτι περισσότερο από ισχύ για να υποστηρίξουν την ηλεκτροδότηση και το ελαφρύ βάρος. Αν και υπάρχουν στην πραγματικότητα πολλές διαφορετικές εφαρμογές, οι περισσότερες από αυτές συνήθως περιλαμβάνουν:
Πολύ λεπτά υλικά ή υλικά που είναι ευαίσθητα στην εισροή θερμότητας
"Δύσκολος"υλικά προς συγκόλληση, όπως αλουμίνιο, χαλκός και χάλυβες υψηλής αντοχής
Συγκόλληση ανόμοιων υλικών
Για να επιτευχθούν αυτές οι πιο απαιτητικές εργασίες, τα λέιζερ πρέπει να έχουν δύο κύριες λειτουργίες. Το πρώτο είναι να έχετε αρκετή δύναμη για να υποστηρίξετε την απαραίτητη παραγωγικότητα. Στην περίπτωση παχύτερων εξαρτημάτων, απαιτείται επίσης υψηλή ισχύς για να επιτευχθεί επαρκές βάθος διείσδυσης. Το δεύτερο είναι η δυνατότητα ακριβούς ελέγχου του τρόπου με τον οποίο η ισχύς λέιζερ κατανέμεται στην επιφάνεια εργασίας - τόσο χωρικά όσο και χρονικά.
Έλεγχος ισχύος και ακρίβειας
Η Coherent GROHE έχει αναπτύξει το λέιζερ ινών Adjustable Ring Mode (ARM), σχεδιασμένο να παρέχει ισχύ και ακρίβεια ελέγχου. Για να επιτευχθεί αυτό, το ARM χρησιμοποιεί μια έξοδο διπλής δέσμης - παράγει ένα κεντρικό σημείο που περιβάλλεται από έναν άλλο ομόκεντρο δακτύλιο λέιζερ. Η ισχύς του δακτυλίου πυρήνα μπορεί να ελεγχθεί ανεξάρτητα και να παλμιστεί.
Η σειρά λέιζερ ινών Coherent HighLight FL-ARM παρέχει συνολική ισχύ έως και 10 kW, ένα επίπεδο ισχύος που είναι υπεραρκετό για όλες τις εφαρμογές με υψηλή απόδοση. Στην πραγματικότητα, τα περισσότερα υψηλής ακρίβειας, απαιτητικά προϊόντα χρησιμοποιούν συνήθως λιγότερο από το ήμισυ αυτού του επιπέδου ισχύος. Επομένως, τα λέιζερ Coherent ARM είναι σε θέση να παρέχουν επαρκή ισχύ λέιζερ στοχευμένη με ακρίβεια στη θέση συγκόλλησης όταν είναι απαραίτητο.
Η συγκόλληση χαλκού είναι ένα παράδειγμα του πώς λειτουργεί. Ορισμένοι κατασκευαστές έχουν στραφεί σε πράσινα λέιζερ για τη συγκόλληση χαλκού επειδή απορροφώνται πιο εύκολα από τον χαλκό από το υπέρυθρο φως των λέιζερ ινών. Ωστόσο, αυτή η διαδικασία μπορεί να παραχθεί μόνο σε θερμοκρασία δωματίου. Μόλις θερμανθεί ο χαλκός, απορροφά πολύ καλά το υπέρυθρο φως και όταν υπάρχει κλειδαρότρυπα, η ικανότητα του χαλκού να απορροφά το κόκκινο φως γίνεται ισχυρότερη.
Επομένως, όταν ξεκινάτε τη συγκόλληση χαλκού με λέιζερ ARM, το πρώτο βήμα είναι να θερμάνετε το υλικό μόνο με δακτυλιοειδές φως μέχρι να λιώσει. Στη συνέχεια, μια κεντρική δοκός υψηλής ισχύος δημιουργεί την κλειδαρότρυπα. Ωστόσο, κατά τη διάρκεια της διαδικασίας συγκόλλησης, ένα μέρος της ισχύος διατηρείται στη δοκό δακτυλίου επειδή αυτό σταθεροποιεί την κλειδαρότρυπα, η οποία μειώνει το πιτσίλισμα και οδηγεί σε μια σταθερή συγκόλληση. Όταν η δοκός φτάσει στο τέλος της συγκόλλησης, η ισχύς του δακτυλίου διακόπτεται εντελώς και η ισχύς του πυρήνα πέφτει ομαλά για να δημιουργηθεί ένα καθαρό, ομοιόμορφο άκρο.
Αυτή η διαδικασία προσφέρει επίσης παρόμοια οφέλη κατά τη συγκόλληση άλλων απαιτητικών υλικών όπως το αλουμίνιο και η γαλβανισμένη λαμαρίνα. Επιπλέον, δίνει τη δυνατότητασυγκόλληση υψηλής ακρίβειαςαπό λεπτά ή ευαίσθητα στη θερμότητα υλικά.
Pέλεγχος
Μερικοί κατασκευαστές λέιζερ ινών όπωςΣυναφήςΗ ARM επισημαίνει ότι τα προϊόντα της επιτρέπουν στο 100% της συνολικής ισχύος να κατανέμεται μεταξύ των δακτυλίων πυρήνα, σαν να ήταν πλεονέκτημα.
Δεν είναι όμως έτσι. Το όλο πλεονέκτημα των λέιζερ ARM είναι ότι διαιρώντας την ισχύ μεταξύ του πυρήνα και του δακτυλίου, η εισερχόμενη θερμότητα διοχετεύεται στο αντίστοιχο τεμάχιο εργασίας με τρόπο που παράγει καλύτερα αποτελέσματα από μια μονή δέσμη, όπως στο παράδειγμα συγκόλλησης χαλκού που περιγράφηκε προηγουμένως. Διαφορετικά, γιατί να μην χρησιμοποιήσετε απλώς ένα τυπικό λέιζερ μονής δέσμης (και φθηνότερο) ινών;
Είχαν επίσης την ανησυχία ότι η δομή ARM του Coherent δεν ήταν αρκετά «ευέλικτη».
Κατά την κατασκευή του συστήματος, είναι απαραίτητο να ρυθμίσετε τον αριθμό των μονάδων που τροφοδοτούν τον δακτύλιο πυρήνα. Επομένως, ένα λέιζερ ARM 8 kW που έχει κατασκευαστεί με τέσσερις μονάδες 2 kW μπορεί να διαμορφωθεί με τρεις διαφορετικές μέγιστες αναλογίες ισχύος πυρήνα/δακτυλίου. Αυτά είναι 6 kW/2 kW, 4 W/4 kW ή 2 kW/6 kW. Επιπλέον, η μέγιστη ισχύς πυρήνα/δαχτυλιδιού δεν μπορεί να αλλάξει στη συνέχεια και επομένως θεωρείται "άκαμπτη".
Ωστόσο, η διαμόρφωση για οποιοδήποτε συγκεκριμένο λέιζερ πελάτη βασίζεται σε δοκιμές διαδικασίας που πραγματοποιήθηκαν πριν από την αγορά του λέιζερ. Αυτά καθορίζουν τις αναλογίες ισχύος και ισχύος πυρήνα προς πυρήνα που απαιτούνται για την παραγωγή όγκου. Επιπλέον, παρέχεται ένα αρκετά μεγάλο παράθυρο διεργασίας για την υποστήριξη της προσαρμογής σε αστάθειες παραγωγής (π.χ. διακύμανση από παρτίδα σε πρώτες ύλες, σφάλματα σύσφιξης κ.λπ.).
