การเชื่อมด้วยเลเซอร์คืออะไร?

ตะเข็บที่ยึดขวดฉนวนสุญญากาศ-ไว้ด้วยกันมักทำด้วยเครื่องจักรที่ยิงลำแสงที่เน้นเฉพาะจุด

นั่นคือการเชื่อมด้วยเลเซอร์ และหากคุณกำลังจัดหาขวดฉนวนสุญญากาศในปริมาณจริง การทำความเข้าใจว่าขวดนี้ทำหน้าที่อะไร - และเหตุใดจึงใช้งานได้ดีกว่าวิธีการแบบเก่าในขนาด - ก็คุ้มค่าที่จะทราบ

การเชื่อมด้วยเลเซอร์ใช้แหล่งกำเนิดแสงที่มีความเข้มข้น - โดยทั่วไปคือไฟเบอร์เลเซอร์หรือเลเซอร์ CO₂ - เพื่อหลอมและหลอมโลหะที่ข้อต่อ ลำแสงถูกโฟกัสผ่านระบบออพติกไปยังจุดเล็กๆ มาก ซึ่งมักจะมีเส้นผ่านศูนย์กลางน้อยกว่าหนึ่งมิลลิเมตร ส่งผลให้มีความหนาแน่นของพลังงานสูงมากไปยังตำแหน่งที่แม่นยำ

ความร้อนจะเน้นมากจนโลหะทั้งสองด้านของรอยเชื่อมยังคงค่อนข้างเย็น เมื่อเปรียบเทียบกับการเชื่อม TIG ซึ่งพื้นที่ทั้งหมดรอบๆ ส่วนโค้งจะร้อนขึ้นอย่างมาก การป้อนความร้อนที่แคบลงหมายถึงการบิดงอน้อยลง ความร้อนน้อยลง-บริเวณที่ได้รับผลกระทบ และรอยเชื่อมโดยรวมสะอาดขึ้น

สำหรับขวดน้ำสแตนเลส การเชื่อมด้วยเลเซอร์ที่พบบ่อยที่สุดคือการปิดผนึกรอยต่อระหว่างผนังด้านในและด้านนอกที่ด้านบนของขวด และเชื่อมฐานเข้ากับตัวถัง ทั้งสองแบบเป็นซีลสูญญากาศที่สำคัญ

เหตุใดจึงเข้ามาแทนที่ TIG ในการผลิตปริมาณมาก-

เหตุผลนั้นใช้ได้จริงและประหยัด:

ความเร็ว. สถานีเชื่อมด้วยเลเซอร์สามารถทำการเชื่อมเส้นรอบวงบนคอขวดได้ภายในเวลาไม่กี่วินาที การเชื่อม TIG ข้อต่อเดียวกันใช้เวลานานกว่ามาก แม้จะต้องใช้มือที่มีทักษะก็ตาม สำหรับโรงงานที่ผลิตได้หลายพันหน่วยต่อวัน ความแตกต่างของ Cycle Time คือความแตกต่างระหว่างความสามารถในการทำกำไรกับไม่ได้

ความสม่ำเสมอ การเชื่อมด้วยเลเซอร์สามารถทำซ้ำได้สูง เมื่อตั้งค่าพารามิเตอร์เครื่องจักรแล้ว - กำลัง, ระยะเวลาพัลส์, ความถี่, ตำแหน่งลำแสง - การเชื่อมทุกจุดจะเหมือนกัน การเชื่อม TIG ขึ้นอยู่กับเทคนิคของผู้ปฏิบัติงาน และแม้แต่ช่างเชื่อมที่เก่งกาจก็สร้างความแตกต่างจากชิ้นส่วนหนึ่งไปอีกส่วนหนึ่ง ในแง่การควบคุมคุณภาพ การเชื่อมด้วยเลเซอร์ช่วยให้คุณมีความสามารถในกระบวนการที่เข้มงวดมากขึ้น

อินพุตความร้อนต่ำกว่า การเชื่อมด้วยเลเซอร์ทำให้เกิดโซนรับความร้อน-ที่แคบกว่า ซึ่งหมายความว่าผนังสแตนเลสบางจะบิดเบี้ยวน้อยลง สำหรับผลิตภัณฑ์ที่ความแม่นยำของมิติมีความสำคัญ - ผนังด้านในและด้านนอกจำเป็นต้องรักษาระยะห่างให้สม่ำเสมอ - นี่เป็นสิ่งสำคัญ การปล่อยความร้อนที่กว้างขึ้นของ TIG อาจทำให้ผนังบิดเบี้ยวเล็กน้อย ซึ่งส่งผลต่อการทำงานของสุญญากาศเมื่อเวลาผ่านไป

ไม่จำเป็นต้องใช้วัสดุตัวเติม การตั้งค่าการเชื่อมด้วยเลเซอร์จำนวนมากสำหรับการปิดผนึกขวดใช้การเชื่อมอัตโนมัติ - เลเซอร์จะละลายโลหะฐานด้วยตัวมันเอง โดยไม่ต้องใช้ลวดตัวเติม นั่นทำให้กระบวนการง่ายขึ้นและกำจัดตัวแปร

สองประเภทหลักที่ใช้ในการผลิตขวด

การเชื่อมด้วยไฟเบอร์เลเซอร์เป็นเรื่องธรรมดาที่สุดสำหรับการผลิตขวดสแตนเลส เลเซอร์ถูกส่งผ่านสายเคเบิลใยแก้วนำแสง ซึ่งมีความยืดหยุ่นและง่ายต่อการรวมเข้ากับระบบอัตโนมัติ ไฟเบอร์เลเซอร์ทำงานได้ดีกับสแตนเลสเนื่องจากความยาวคลื่นถูกดูดซับโดยโลหะได้อย่างมีประสิทธิภาพ

การเชื่อมด้วยเลเซอร์CO₂ก็ใช้เช่นกันแต่ไม่บ่อยนักในการใช้งานแบบขวด ความยาวคลื่นที่ยาวกว่านั้นจำเป็นต้องมีการตั้งค่าอย่างระมัดระวังมากขึ้นสำหรับการเชื่อมโลหะ แต่ยังคงปรากฏในสายการผลิตบางสาย

สิ่งที่ส่งผลต่อคุณภาพการเชื่อม

เช่นเดียวกับกระบวนการผลิตอื่นๆ การเชื่อมด้วยเลเซอร์มีชุดตัวแปรของตัวเองที่จะกำหนดว่าผลลัพธ์จะออกมาดีหรือไม่:

การควบคุมพลังงานและชีพจร โดยทั่วไปแล้วชิ้นส่วนผนังบางที่เป็นสเตนเลสสตีล-จะใช้การเชื่อมด้วยเลเซอร์แบบพัลส์ - ลำแสงพลังงานสูง- สั้นๆ แทนที่จะเป็นลำแสงต่อเนื่อง ระยะเวลาของพัลส์ ความถี่ และกำลังสูงสุดทั้งหมดจำเป็นต้องได้รับการปรับเทียบกับความหนาของวัสดุ พลังงานมากเกินไปและคุณจะถูกเผาไหม้-; น้อยเกินไปและคุณจะได้ฟิวชั่นที่ไม่สมบูรณ์

การจัดแนวลำแสง จุดเลเซอร์จะต้องอยู่ในตำแหน่งที่แม่นยำที่ส่วนต่อประสาน - ไม่ใช่บนผนังด้านใน ไม่ใช่บนผนังด้านนอก แต่อยู่ที่เส้นตรงที่จุดดังกล่าวมาบรรจบกัน อุปกรณ์การผลิตสมัยใหม่ใช้ระบบวิชันซิสเต็มหรือ-อุปกรณ์จับยึดที่สอบเทียบแล้วเพื่อรักษาตำแหน่งนี้ให้สม่ำเสมอ

สภาพพื้นผิว. การปนเปื้อนใดๆ - น้ำมัน จาระบี แม้แต่รอยนิ้วมือ - บนบริเวณข้อต่อจะส่งผลต่อวิธีการดูดซับพลังงานเลเซอร์และอาจทำให้เกิดข้อบกพร่องได้ ผู้ผลิตที่ดีควรทำความสะอาดชิ้นส่วนก่อนทำการเชื่อม

ก๊าซป้องกัน. แม้ว่าการเชื่อมด้วยเลเซอร์จะเร็ว แต่สระเชื่อมหลอมเหลวยังคงต้องการการปกป้องจากการเกิดออกซิเดชัน ส่วนผสมของอาร์กอนหรืออาร์กอน-ฮีเลียมถูกใช้เป็นก๊าซป้องกัน ซึ่งส่งผ่านหัวฉีดโคแอกเซียลกับลำแสงเลเซอร์ อัตราการไหลของก๊าซและตำแหน่งของก๊าซ - มีก๊าซน้อยเกินไปและพื้นผิวการเชื่อมออกซิไดซ์ มากเกินไปสามารถรบกวนสระหลอมเหลวได้

การออกแบบร่วมกัน รูปทรงเรขาคณิตของรอยต่อ - ว่าผนังด้านในและด้านนอกซ้อนทับกันหรือบรรจบกันที่ด้านบน - จะต้องได้รับการออกแบบสำหรับการเชื่อมด้วยเลเซอร์อย่างไร ข้อต่อที่เชื่อม TIG ได้ง่ายอาจไม่เหมาะกับการใช้เลเซอร์ ผู้ผลิตที่เปลี่ยนจาก TIG มาเป็นเลเซอร์มักจะ-ออกแบบรูปทรงข้อต่อใหม่

การตรวจสอบคุณภาพ

ข้อดีประการหนึ่งของการเชื่อมด้วยเลเซอร์ในการผลิตที่มีปริมาณมาก-คือสามารถติดตามคุณภาพในสายการผลิตได้ บางระบบใช้กล้องอินฟราเรดเพื่อตรวจสอบอุณหภูมิการเชื่อมแบบเรียลไทม์ คนอื่นๆ ใช้การตรวจสอบรอยเชื่อมด้วยสายตา - การเชื่อมด้วยเลเซอร์ที่ดีจะมีลักษณะที่สม่ำเสมอและสม่ำเสมอ โดยไม่มีช่องว่างหรือรูพรุนที่มองเห็นได้

แน่นอนว่าการทดสอบที่แท้จริงคือความสมบูรณ์ของสุญญากาศ ผู้ผลิตที่ให้ความสำคัญกับคุณภาพอย่างจริงจังจะทำการทดสอบการรั่วในขวดสำเร็จรูป - ไม่ว่าจะเป็นการทดสอบเดี่ยวหรือการสุ่มตัวอย่างทางสถิติ ชุดงานที่ไม่ผ่านการทดสอบการรั่วไหลมากกว่าเปอร์เซ็นต์ที่น้อยมาก บ่งชี้ถึงปัญหาในกระบวนการ