В течение многих лет производители во всей отрасли использовали традиционные методы сварки, такие как MIG или TIG. Но на этом пути эти традиционные методы создали ограничения.
Например, сварка TIG — это трудоемкий метод сварки двумя руками, требующий опытного и высококвалифицированного оператора. Он генерирует сильное тепло, которое деформирует тонкие материалы, затрудняет сварку меди и ограничено при сварке металлов различной толщины.
Между тем, для сварки MIG требуется плавящаяся проволока, предварительная очистка материала и скошенные соединения для сварки с полным проваром на толстых материалах. Углы перемещения и работы ограничены, а вертикальное положение может быть затруднительным.
Поскольку отрасль постоянно меняется , производители ищут новые способы оставаться конкурентоспособными. Они пришли к пониманию, что для этого необходимо снижение затрат, повышение эффективности и воспроизводимость качества деталей. Есть также новая задача: дать возможность новым сварщикам работать продуктивно и своевременно, не жертвуя при этом качеством. Американское общество сварщиков прогнозирует, что к 2023 году в США будет дефицит квалифицированных сварщиков в размере 375 000 человек.
Вот почему все больше производителей переходят на новые методы сварки, такие как ручная лазерная сварка, которая может увеличить скорость сварки до четырех раз быстрее, чем сварка MIG и TIG, чтобы повысить производительность и точность.
Каковы преимущества лазерной сварки?
В течение многих лет лазеры рассматривались скорее как научные инструменты, чем промышленные, главным образом из-за традиционного использования оптических элементов и зеркал, требующих тщательного выравнивания и обращения.
Впервые волоконные лазеры были представлены на рынке для промышленного применения в 1990-х годах компанией IPG Photonic s. Эти лазерные источники являются полностью твердотельными. Простота волоконного лазера объясняет его эффективность, компактность, надежность и низкую стоимость, которые обеспечивают его успех в промышленном применении. По сравнению с устаревшими лазерными системами, волоконная технология обеспечивает более высокую выходную мощность и качественный луч при меньших затратах и минимальном обслуживании.
Совершенствование лазерных технологий сделало лазерную сварку все более популярным методом в отраслях, где важны высокая прочность сварного шва и стабильное качество сварного шва. Качество и яркость света волоконного лазера точно контролируют тепловложение материала, что позволяет сваривать тонкие материалы. Лазеры не ограничиваются только сталью; они также могут сваривать алюминий и медь. Даже биметаллическая сварка – это практическая реальность.
Оптоволоконная технология упрощает технологию доставки луча, открывая еще больше возможностей для улучшения процессов. Современная технология подачи луча, такая как сварка с качанием, при которой луч колеблется вперед и назад, позволяет стабилизировать ванну расплава, расширить технологическое окно (диапазоны параметров сварки) и свести к минимуму плохую или непостоянную подгонку деталей (в определенных пределах). . Во многих случаях это устраняет необходимость постпроцессного шлифования, снижая трудозатраты.
Лазерную сварку также можно автоматизировать для обеспечения высокопроизводительного и высокодоходного производства. Его высокая точность позволяет соединять мелкие детали с низким тепловложением и минимальной деформацией.
Вначале цена ограничивала его потенциал и была барьером для входа. В промышленности лазеры были дорогими, требовали периодического ремонта и использовались только для изготовления дорогостоящих деталей, обычно интегрированных в роботов или специализированные лазерные рабочие станции.
Эти ранние лазеры потребляли значительно больше энергии, чем современные волоконные лазеры, которые теперь обеспечивают эффективность подключения к стене до 50%. Это обеспечивает экономию средств в конечном итоге. Эта эффективность также может устранить необходимость в охладителях, что сделает лазерную технологию более портативной, чем когда-либо прежде. Наконец, по сравнению с традиционной ручной сваркой MIG и TIG, лазерная сварка обычно выполняется быстрее, что повышает производительность и прибыль.
Постоянно снижая стоимость лазерного источника, улучшая качество света и предлагая уникальные варианты доставки луча, производители лазеров теперь могут предлагать системы с более высоким ценовым предложением, что делает их более доступными и больше не предназначенными для приложений премиум-класса.
Как работает ручная лазерная сварка?
Экономичные лазерные источники в сочетании с гибкостью доставки волоконного лазера обеспечивают беспрецедентный доступ к ручной лазерной сварке.
Но как это работает? Проще говоря, плотность мощности лазера плавит металл, устраняя необходимость зажигания дуги; функция качания избавляет от необходимости плести бисерину вручную; и во многих случаях подача проволоки полностью исключается. Высокая плотность мощности приводит к уменьшению и более контролируемому использованию сварочной ванны. Благодаря точному контролю параметров лазера эффекты тепловых искажений уменьшаются, что делает процесс доступным для неквалифицированных операторов и позволяет организациям повышать квалификацию своих опытных сотрудников до более полезных функций.
Когда-то надежность оборудования была проблемой при ручной лазерной сварке. Строительным блоком волоконного лазера является диод с одним эмиттером, срок службы которого на порядок превышает срок службы диодной матрицы или альтернативных стержневых стеков. Насосы герметично закрыты в соответствии со стандартами телекоммуникаций и не подвержены воздействию влажности, пыли, вибрации и самых агрессивных промышленных сред.
Благодаря промышленной надежности ручной лазерной сварки волоконные лазеры могут использоваться в качестве дополнения к базовой автоматизации производства, что еще больше повышает эффективность производства. Благодаря относительно недавнему взрыву технологии коллаборативных роботов (коботов) базовый уровень автоматизации производства стал доступен для многих производственных цехов. Коботы по своей сути синергичны с технологией ручной лазерной сварки, поскольку они экономически эффективны, просты в использовании и развертывании. Гибкость робота в сочетании с возможностями технологии ручной лазерной сварки делают его подходящим для небольших объемов производства и большого количества продукции. Если его можно сварить вручную, его, скорее всего, можно будет сварить с помощью кобота. Это может еще больше повысить производительность лазерной сварки, позволяя предварительно нагружать приспособление детали, в то время как кобот выполняет сварку на отдельном приспособлении.
Нужно ли мне быть экспертом по лазерам, чтобы использовать ручной лазер?
Нисколько. Ручные системы лазерной сварки обычно поставляются с предустановками для распространенных типов и толщин материалов. Простые элементы управления позволяют выбрать правильную предустановку, выбрав тип и толщину материала из таблицы и установив элементы управления на указанные настройки. В случае интеграции кобота его можно настроить на автоматический выбор правильных настроек для текущего проекта.
Сварные швы выглядят великолепно, но прочны ли они?
Ручная лазерная сварка обеспечивает превосходную эстетику, но выглядит ли это слишком хорошо, чтобы быть правдой? Чтобы ответить на этот вопрос, IPG подготовила несколько образцов и отправила их в Sturbridge Metallurgical Services Inc. (SMS) для сторонней оценки.
Были изготовлены стыковые соединения пластин толщиной 0,036 дюйма, 0,075 дюйма и 0,120 дюйма, а срезы были подготовлены с использованием стандартной методологии ASTM и проверены при 50-кратном увеличении. Всего было проверено 26 сечений. Во всех случаях не было отмечено растрескивания, непроваров, пористости, включений и других дефектов. Сварные профили выдержали все испытания, недоливов не отмечено.
Все образцы сварных швов были признаны приемлемыми для стандартов AWS D17.1:2017 класса A.
Что еще я могу сделать с помощью ручного лазера?
В зависимости от системы ручная лазерная сварка доступна в конфигурациях, обеспечивающих сварку с полным проваром толщиной до 6 мм. Кроме того, некоторые конфигурации системы также можно использовать для очистки деталей. Это может быть полезно при подготовке детали для удаления остатков масла и мусора с заготовки.
Возможности очистки ручного лазера также можно использовать для предотвращения коррозии и пассивации материала после сварки. Компания IPG подготовила несколько сварных швов в соответствии с ASTM B117-19, « Стандартная практика эксплуатации аппаратов солевого тумана» и отправила их в SMS. Параллельное сравнение сварного шва, пассивированного лазером, и непассивированного сварного шва показало успех лазерной пассивации.
Каковы некоторые правила безопасности?
Несмотря на то, что ручной лазер прост в использовании и имеет встроенные функции безопасности, важно помнить, что это мощное промышленное оборудование. При использовании ручного лазера помните, что лучи могут быть опасны для тела и глаз. Лазерный сварочный луч невидим, поэтому вы не можете полагаться на визуальные подсказки, чтобы гарантировать безопасность.
Хотя эти системы являются лазерами класса IV, в них встроены функции безопасности, обеспечивающие вашу защиту. При разработке программы лазерной безопасности хорошей отправной точкой является изучение стандарта ANSI Z136.1 (2014 г.), Безопасное использование лазеров . Помимо безопасности при использовании лазера, необходимо соблюдать традиционные требования безопасности при сварке.
Вот несколько общих правил, которых следует придерживаться:
Выполняйте все задачи по лазерной сварке в зоне лазерного контроля (LCA) — светонепроницаемом помещении с электрическими блокировками, которые отключают лазерный луч при открытии двери.
Носите негорючую одежду, одежду с длинными рукавами и сварочную одежду. Любой присутствующий в LCA должен использовать средства индивидуальной защиты, включая защитные очки, рассчитанные на тип лазера, и традиционную сварочную маску.
Соблюдайте правила техники безопасности, принимая во внимание, что лазерный свет может отражаться.
Никогда не работайте с ручным лазерным сварочным аппаратом, не ознакомившись полностью с требованиями и процедурами безопасности, указанными в руководстве по оборудованию производителя, которое требует от вас следовать указаниям в Z136.1.
Подходит ли мне ручная лазерная сварка?
Заниматься производственным бизнесом означает находить новые способы оставаться конкурентоспособными и совершенствовать процессы. Сварка может занять много времени и энергии; без соответствующего оборудования оно может стать доступным только высококвалифицированным мастерам.
Ручная лазерная сварка обеспечивает быструю сварку; прост в освоении и эксплуатации; и обеспечивает высококачественные, стабильные результаты для более широкого диапазона материалов и толщин с минимальными искажениями, деформациями, подрезами или прожогами. Обеспечивает полное проплавление и сводит к минимуму дефекты сварки, такие как трещины или неполное проваривание.
Если вы хотите сократить свои расходы, улучшить качество сварки и упростить процесс сварки, ручная лазерная сварка станет лучшим способом достижения успеха и повышения прибыльности, позволяя при этом человеку, не имеющему профессионального опыта сварки, сваривать, как профи.
