Ручная система лазерной сварки выглядит как традиционный источник питания для дуговой сварки, но внешний вид может быть обманчивым.
В большинстве случаев обработки металлов, связанных с лазерной сваркой , участие человека обычно ограничивается программированием робота, который использует лазерную сварочную головку, которая перемещается вокруг закрепленной заготовки в корпусе класса 1, который предназначен для предотвращения выхода лазерного луча. Доступно более портативное оборудование, обычно используемое для ремонта инструментов и форм, но даже в этом случае оператор использует джойстик или какой-либо другой контроллер для управления лазерным лучом над рабочей зоной. Тесные взаимоотношения, существующие между сварщиком, горелкой и металлом при ручном применении, не были воспроизведены разработчиками технологий лазерной сварки — по крайней мере, до прошлого года.
Осенью 2020 года компания IPG Photonics представила ручную систему лазерной сварки LightWELD. Источник питания выглядит как источник питания для дуговой сварки, его размеры составляют 12,4 на 25,2 на 21 дюйм, а вес - 118 фунтов. Сварщик может выбирать предварительно заданные параметры сварки для различных применений соединения и регулировать выходную мощность, как в традиционном источнике питания для дуговой сварки. Ручной сварочный пистолет держат как горелку MIG, даже если он больше похож на горелку TIG. Источник питания лазера даже устроен как традиционный сварочный аппарат: сварщик подключает шнур питания и газовый разъем, прикрепляет зажим к рабочей поверхности и начинает сварку. (Соединение Ethernet обеспечивает подключение к расширенным настройкам параметров.)
Однако источник питания LightWELD не создает дугу. Лазерный сварочный аппарат производит 1500 Вт непрерывной энергии при 100% рабочем цикле. Точнее, это иттербиевый волоконный лазер непрерывного действия с длиной волны 1070 нм. Мощность также можно регулировать от 150 до 1500 Вт, при этом пиковая мощность в определенных режимах достигает 2500 Вт. Кроме того, его можно использовать для сварки металлов разной толщины, даже отражающих металлов, таких как медь, в импульсном режиме.
«Форм-фактор этого оборудования сделан так, чтобы быть знакомым», — сказал Дэвид Фишер, директор по корпоративному маркетингу IPG Photonics. «Органы управления сделаны простыми, чтобы вы могли быстро приступить к сварке. Сам пистолет помещается в вашу руку, и вы готовы к работе.
«В ходе бета-тестирования перед запуском мы обнаружили, что люди смогли быстро создавать стабильные, высококачественные сварные швы благодаря знакомству с конструкцией пистолета и простоте выбора сохраненного режима применения в соответствии с материалом», — продолжил он. . «Общая простота использования и короткое время обучения будут очень привлекательны для производителей, которым необходимо найти квалифицированных рабочих».
Технология ручной лазерной сварки
Режимы, доступные в источнике питания LightWELD, аналогичны режимам традиционных источников питания. Они предназначены для работы с определенными материалами и толщиной. Аппарат IPG рассчитан на 74 режима сварки, а предустановленные режимы включены в аппарат, поэтому он готов к использованию сразу после получения.
Некоторые режимы знакомы сварщикам. Например, Фишер сказал, что оборудование имеет режим непрерывной волны, при котором лазер работает все время, пока происходит соединение; импульсный режим, когда необходимо пониженное тепловыделение; а также режимы прихватки и сшивания, в которых лазер включается и выключается для выполнения прерывистых сварных швов. (Преимущество лазерной сварки уже заключается в создании минимальной зоны термического влияния благодаря способности фокусировать лазерный свет — с размером пятна 150 мкм.)
Лазерный сварочный агрегат также может использоваться для соединения различных типов металлов:
Мягкая сталь, нержавеющая сталь и алюминий толщиной до 4 мм (0,157 дюйма) для одностороннего сварного шва и до 10 мм (0,394 дюйма) для двустороннего сварного шва.
Медь до 1 мм (0,039 дюйма) для одностороннего шва и 2 мм (0,079 дюйма) для двустороннего шва.
Фишер добавил, что по мере того, как все больше компаний, занимающихся металлообработкой, начнут использовать эту технологию и предоставлять обратную связь инженерам IPG, компания сможет обновлять или внедрять новые режимы и рецепты применения, чтобы помочь сварщикам. «Обновления», как описал это Фишер, можно легко загрузить и установить через встроенное Ethernet-соединение с ПК.
Одним из основных критических замечаний к лазерной сварке является то, что она требует чрезвычайно плотной подгонки, поскольку технология обычно не может компенсировать зазоры, обнаруженные в заготовках, что часто происходит из-за состава материала или отсутствия в цехе технологии точного изготовления. Чтобы устранить этот очевидный недостаток, компания IPG адаптировала функцию качания, используемую при ручной лазерной сварке, для ручного инструмента.
«Это то, чем мы уже давно занимаемся в более крупных системах лазерной сварки», — сказал Фишер. «При колебании лазерный луч колеблется по разным шаблонам. Это позволяет создать более широкий шов, что компенсирует плохую подгонку и другие проблемы с сочетанием материалов».
Это колебание скорее напоминает возвратно-поступательное движение, а не настоящий круг. Это может добавить до 5 мм (0,197) дополнительной ширины сварного шва.
«При использовании традиционных процессов сварки вам потребуется больше точности и большего зажима, чтобы все заработало. Благодаря этому колебанию вы можете выбрать правильный режим и получить красивый сварной шов», — сказал Фишер.
Если зазоры постоянно являются проблемой и представляют собой расстояния, которые невозможно устранить с помощью функции качания, система лазерной сварки также может работать с механизмом подачи проволоки. Устройство подачи проволоки предназначено для работы с источником питания, подавая проволоку по мере необходимости и направляя ее точно в сварочную ванну. Диапазон скорости подачи проволоки составляет от 40 до 600 см/мин. (от 15 до 236 дюймов в минуту) и работает с проволокой диаметром 0,9 мм (0,035 дюйма) и 1,2 мм (0,047 дюйма).
Безопасность ручного лазерного сварщика
Ручная лазерная сварка может отличаться от традиционной дуговой сварки, но эти процессы частично совпадают. Сварщику по-прежнему необходимо носить негорючую одежду с длинными рукавами, сварочные перчатки и сварочную маску. Но прежде чем щит опустится на лицо сварщика, ему или ей необходимо будет надеть очки, безопасные для лазерного излучения, которые обеспечивают дополнительную защиту и позволяют сварщику видеть сварочную ванну через линзу сварочного колпака. В конце концов, этот источник питания производит лазер класса IV.
Любая производственная компания, использующая ручную лазерную сварку, также захочет предоставить безопасный для лазера корпус для защиты других в цехе. Это может быть комната с дверными переключателями или более типичная камера со световыми завесами или прижимными подушками, например, в камере роботизированной сварки. В любой ситуации, когда люди входят в рабочую зону, когда их там не должно быть, источник питания лазера немедленно отключается.
Устройство LightWELD также имеет некоторые встроенные функции, обеспечивающие безопасное использование. Система была разработана с блокировкой, которая требует, чтобы наконечник сварочной головки контактировал с материалом во время сварки. Если наконечник не касается детали, лазер отключается. Это гарантирует, что лазер направлен на металлическую заготовку. Кроме того, для использования сварочного пистолета требуется двухэтапный процесс: кнопка для включения работы и другая кнопка для включения лазера.
Использование ручных лазерных сварочных аппаратов в работе
Фишер сказал, что реакция на систему лазерной сварки была положительной. Эта технология выделяется тем, что она намного меньше, чем другие «портативные» устройства, производимые за рубежом, размером с небольшой холодильник, и помогает даже начинающим сварщикам освоиться быстрее, чем при использовании более традиционных процессов дуговой сварки. Например, лазерная сварка не выделяет столько тепла, сколько сварка TIG, что облегчает менее опытному сварщику работу с тонкими металлами. В другом примере сварщикам не нужно так беспокоиться о предварительной чистке или шлифовке рабочей поверхности, поскольку для лазерной сварки не требуется, чтобы металл был настолько чистым, как это было бы необходимо для процесса сварки MIG. Кроме того, встроенная функция косметического прохода обеспечивает быстрый и бесконтактный метод улучшения эстетики после сварки, а предстоящая опция очистки поверхности обеспечит предварительную подготовку поверхности в любом месте поверхности материала.
«Опытные сварщики выполняют высококачественные сварные швы за считанные часы и могут улучшить их, регулируя и сохраняя настройки», — сказал Фишер. «Новичкам потребуется немного больше времени, чтобы освоить работу, но они смогут выполнять одни и те же типы сварных швов, используя предустановленные настройки или настройки, сохраненные более опытными операторами. Тогда новичку остается только правильно держать пистолет и перемещать его с нужной скоростью».
