Lasertekniikan kehitys on tehnyt perinteisistä hitsausmenetelmistä, kuten MIG / MAG, MMA tai TIG, vähemmän merkittäviä metallin käsittelyssä. Laserhitsauslaitteet ovat tarkempia, tehokkaampia ja joustavampia. Nykyään voimme erottaa kolme perustyyppiä lasereita - YAG, CO2 ja kuitulaserit. Teollisuudessa jälkimmäiset saavat yhä enemmän etua, tarjoten korkeampia käyttönopeuksia ja suurempaa luotettavuutta kuin kaksi muuta tyyppiä. Niillä on myös laaja käyttöalue. Niitä käytetään muun muassa ilmailussa, autoteollisuudessa, saniteettilaitteiden tuotannossa ja elintarvikkeiden käsittelyssä.
Miten laserhitsauslaite toimii?
Laserhitsauslaitteen mekanismi perustuu kosketusalueen sulattamiseen lasersuihkulla inerttikaasun suojassa. Säteen säätömahdollisuus tekee siitä helposti mukautettavan käsiteltävään materiaaliin. Säteen korkea energiatiheys mahdollistaa jopa 25 mm:n elementtien liittämisen. Liitosalue on hyvin kapea, ja muodonmuutos on niin pieni, että hitsauksen jälkeen ei tarvita lisämekaanista käsittelyä.
Hitsauksen aikana lasersäde kulkee hitsattavaan kohteeseen erityisen suljinjärjestelmän, peilien ja optisten elementtien kautta. Valonsäde kohdistetaan hitsausalueelle ja se heijastuu. Työkappaleen kyky absorboida lasersäteen energiaa on erittäin tärkeää, koska hitsauksen tehokkuus riippuu siitä.
Hitsausprosessi voi tapahtua luomalla hitsisulan, tai täydellä liitoksen läpäisyllä useissa kerroksissa tai yhdellä läpimenolla, ja myös ilman lisämateriaalia. Itse hitsausprosessi riippuu merkittävästi materiaalista. Jos ohuita matalahiilisiä teräslevyjä hitsataan, ei ole tarvetta käyttää hitsisulan suojausta. Tämä liittyy koko prosessin lyhyeen aikaan ja nopeuteen.
Hitsauslaitteiden tyypit
Laserhitsaus syrjäyttää nykyään perinteiset hitsausmenetelmät. Tällaisissa laitteissa käytetään erilaisia lasereita - diodi, YAG ja kuituoptiikka. Jälkimmäinen on joustavin hitsien mittojen suhteen. Se mahdollistaa myös koko prosessin korkeat nopeudet, mikä puolestaan johtuu tunkeutumissyvyyden korkeasta suhteesta tehoon. Kuitenkin yksittäiset kuituoptisten lasereiden hitsauslaitemallit eroavat monessa suhteessa, mikä ensisijaisesti määrittää niiden tarkoituksen ja tehokkuuden työskenneltäessä tietyillä materiaaleilla.
Laitteen koko
Hitsausprosessi vaatii suurta tarkkuutta. Laserhitsauslaitteet voivat liittää erikokoisia elementtejä, mukaan lukien metallilevyjä, putkia tai muita rakenteellisia elementtejä, joilla on epätavallisia muotoja. Itse laitteen koko on tärkeä sekä työskentelyn mukavuuden että hitsaustehokkuuden kannalta. On olemassa suuria koneita, joissa on myös työtasot. Ne ovat löytäneet käyttönsä ensisijaisesti työskenneltäessä suurempien elementtien kanssa. Niiden vaihtoehtona ovat kompaktit, käsikäyttöiset laserhitsauslaitteet suljetulla kotelolla. Ne vievät paljon vähemmän tilaa, ja kehittyneen teknologian ansiosta niillä on korkeat työparametrit. Ne toimivat siksi hyvin sekä suurissa että pienemmissä teollisuushalleissa.
Hitsauslaitteen teho
Tämä on yksi tärkeimmistä parametreista, jotka otetaan huomioon laserhitsauslaitteiden jaottelussa. Laserin lähtöteho määrittää koneen käyttötarkoituksen. Paksummille ja suuremmille materiaaleille 3000W:n tehoiset hitsauslaitteet ovat parhaita. Ohuempien materiaalien liittämiseen on tarkoitettu vähemmän tehokkaita hitsauslaitteita, esim. 1000W.
Automaattinen langansyöttäjä
Se on tärkeä osa laserhitsauslaitteen varustusta, joka vastaa langan liikuttamisesta kahvan läpi, mikä puolestaan mahdollistaa sen syöttämisen hitsauspaikkaan. Joissakin laitteissa, kuten FANUCI 4.0 PRO GenX laserhitsauslaitteessa, syöttäjä on lisäksi integroitu laitteen ohjelmistoon. Tässä tapauksessa laite toimii 0,8-2,0 mm:n paksuisella täytteellä "push"- tai "pull"-tilassa.
Ohjausjärjestelmä
Laserhitsauslaitteet eroavat myös ohjausjärjestelmiltään. Valmistajat tarjoavat useimmiten laitteisiin integroituja omia ohjelmistoja. Käyttöjärjestelmiä käytetään käyttäjäpaneelin kautta. Teknologisesti edistyneissä koneissa nämä ovat kosketuspaneeleja - intuitiivisia ja helppokäyttöisiä. On tärkeää kiinnittää huomiota yksittäisten parametrien asetusmahdollisuuksiin. Hyödyllinen toiminto on myös aiempien asetusten ja jopa valmiiden ohjelmien muistaminen.
Tekniset parametrit
Tekniset parametrit määrittävät laserhitsauslaitteen työn tehokkuuden tietyissä olosuhteissa. Perusparametreihin kuuluu laserin lähtöteho, joka on nykyään tasolla 1000W - 3000W. Laitteet eroavat myös sähköjännitteeltään; laserhitsauslaitteen FANUCI 4.0 PRO GenX tapauksessa se on 230V tai 380V. Virrankulutus kasvaa suhteessa laserin lähtötehoon ja on vastaavasti 5KW (1000W:lle), 7KW (1500W:lle), 9KW (2000W:lle) ja 11KW (3000W:lle).
Laserhitsauslaitteilla on myös erilaisia hitsausnopeuksia, alimmalla teholla 0-160mm/s, kun taas korkeimmalla 0-215mm/s.
Hitsauslaitteen komponentit
Modernit, teknologisesti edistyneet FANUCI-laserhitsauslaitteet ovat monipuolisia työskentelyn suhteen; niitä voidaan käyttää erilaisille materiaaleille, mukaan lukien jopa herkimmät. Niiden avulla voidaan liittää eri paksuisia ja muotoisia elementtejä. Saadut hitsit ovat erittäin kestäviä eivätkä vaadi jatkokäsittelyä. Tämä johtuu ensisijaisesti niiden tuotannossa käytetyistä luotettavista komponenteista.
Laserlähde
Hitsauslaitteen työn tehokkuus ja hitsin laatu riippuvat siitä. Kuitutekniikan laserlähteet ovat intensiteetiltään 100 kertaa suurempia kuin CO2-laser. Lasersäteen pienempi fokuspiste johtaa korkeaan tehotiheyyteen, joka yhdessä korkean absorption kanssa vaikuttaa positiivisesti materiaalien liittämisen tehokkuuteen. Kuitulaserin käyttöiän arvioidaan olevan noin 100 000 tuntia, joten se voi toimia jopa 45 vuotta. Lisäksi se on ympäristöystävällinen teknologia ja edistää turvallisia työolosuhteita. Kuitulaserit mahdollistavat erittäin heijastavien materiaalien hitsauksen, mikä tekee niistä entistä monipuolisempia ja joustavampia.
Laserpää
Se koostuu suuttimesta, suojalasivetolaatikosta, kytkimestä, sähkömoottorista, kuituoptisesta kaapelista sekä jäähdytys- ja suojakaasulinjasta. FANUCI-laserhitsauslaitteissa käytetään päätä, joka on varustettu sähköisellä säteen liikejärjestelmällä, mikä mahdollistaa materiaalin epätäydellisyyksien korjaamisen. Se liikkuu erittäin tarkasti ja mahdollistaa hitsauksen 2-10 kertaa nopeammin kuin perinteiset käsikäyttöisissä laserhitsauslaitteissa käytetyt päät.
Automaattinen langansyöttäjä
Sillä on erittäin tärkeä rooli operaattorin työssä. Se mahdollistaa automaattisen langansyötön huomioiden asetetut parametrit. Se on integroitu ohjelmistoon, mikä johtaa entistä suurempaan työn tarkkuuteen. Automaattinen langansyöttäjä mahdollistaa työskentelyn 0,8-2,0 mm:n paksuisella täytteellä "push"- tai "pull"-tilassa, eli langan syöttämisen samalla kun ohjataan operaattorin kättä.
Ohjausjärjestelmä
Se vastaa laitteen käytöstä ja sen työparametrien hallinnasta. Operaattori voi hallita laserin lähtötehoa, skannauksen nopeutta ja leveyttä sekä asettaa hitsaustilan - jatkuva tai moduloitu. Suuri etu on hitsauslaitteen toimintatilan muistamistoiminto, joten seuraavalla kerralla ei tarvitse asettaa samoja parametreja uudelleen.
Suodatusjärjestelmä
Kuituoptiset laserhitsauslaitteet on varustettu erityisellä hitsausimurilla, jossa on suodatin, joka vastaa työpaikan ilman saastumistason rajoittamisesta. Lisäksi puhdistettu ilma voi palata takaisin työtilaan. Tämän ratkaisun tavoitteena on vähentää lämpimän ilman poistamiseen liittyviä menetyksiä rakennuksen ulkopuolelle, mikä tapahtuu suodattimettomien imurien tapauksessa. PRO CleanAIR -suodatinjärjestelmä poistaa automaattisesti pölyn ja höyryt, mikä johtaa paitsi ihmisystävällisempään työympäristöön myös laitteen pidempään käyttöikään.
Laserhitsauslaitteiden edut
Laserhitsauslaitteet, erityisesti kuituoptiset, erottuvat työparametreiltaan, jotka mahdollistavat keskimääräistä paremman tarkkuuden materiaalien liittämisessä. Ne rakentavat etunsa muihin hitsausmenetelmiin nähden myös turvallisuuden ja monipuolisuuden sekä tehokkuuden suhteen, mikä mahdollistaa lisämekaanisen käsittelyn poistamisen hitsausprosessin päätyttyä.
Mitkä näkökohdat tekevät kuituoptisista laserhitsauslaitteista parempia kuin muista samaan tarkoitukseen tarkoitetuista laitteista?
- Ne tuottavat vähemmän lämpöä, mikä johtaa pienempään muodonmuutosten ja muiden vikojen riskiin. Tämä johtuu alhaisemmista lämpöjännityksistä.
- Säteen koon säätömahdollisuuden ansiosta ne toimivat hyvin ohuempien ja herkempien materiaalien liittämisessä.
- Hitsit eivät vaadi lisämekaanista käsittelyä, mikä johtaa lyhyempään työaikaan.
- Suodatusjärjestelmä varmistaa, että laite ei tuota ympäristölle ja ihmisille haitallisia höyryjä. Tämä edistää turvallisen työympäristön luomista.
- Laserhitsauslaite toimii suurella nopeudella sekä ohuiden että paksujen materiaalien kanssa. Tämä johtaa materiaalin käsittelyn tehokkuuteen.
- Kuitulasereiden pitkä käyttöikä mahdollistaa suurempien säästöjen tuottamisen. Tällaiset laitteet voivat työskennellä aktiivisesti 100 000 tuntia.
Hitsauslaitteiden käyttökohteet
Laserhitsauslaitteita käytetään monilla teollisuudenaloilla. Niitä voidaan käyttää suurten elementtien liittämiseen, koska käsiteltäviä materiaaleja ei tarvitse kuljettaa työasemalle. Laserhitsauslaitteita käytetään muun muassa ilmailu- ja autoteollisuudessa. Niitä käytetään elementtien liittämiseen aurinkosähköjärjestelmissä. Tarkkuutensa vuoksi ne ovat löytäneet käyttönsä lääketieteellisten laitteiden, kuten insuliinipumppujen ja sydämentahdistimien, valmistuksessa. Niitä arvostetaan myös elektroniikkateollisuudessa ja saniteettilaitteiden tuotannossa. Hitsausprosessia suoritetaan myös huonekalu-, rakennus- ja viimeistelytoimialoilla.
Mitä tulee huomioida hitsauslaitetta valittaessa?
Valitessasi laserhitsauslaitetta sinun on ensisijaisesti huomioitava sen lopullinen käyttötarkoitus - käytetäänkö sitä pienten vai suurten elementtien, ohuiden vai paksujen, pienemmässä vai suuremmassa mittakaavassa liittämiseen. Nämä tekijät määrittävät asianmukaisilla parametreilla varustetun laitteen valinnan, joka mahdollistaa tehokkaan ja tuottavan työskentelyn. Mitkä tekijät ovat avainasemassa?
- Hitsauslaitteen teho - mitä suurempi se on, sitä paremmin se käsittelee paksumpia ja suurempia elementtejä
- Ohjelmisto - hitsauslaitetta käyttävän järjestelmän tulisi olla intuitiivinen ja samalla valmis integroitavaksi yrityksen järjestelmiin
- Käsiteltävä materiaali - millä materiaaleilla hitsauslaite voi työskennellä, ovatko niiden joukossa erittäin heijastavia materiaaleja
- Jäähdytysjärjestelmä - moderneissa FANUCI-laserhitsauslaitteissa jäähdytysaine on vettä, ei ilmaa, mikä johtaa vakaampaan ja tasaisempaan toimintaan
- Suodatusjärjestelmä - vastaa puhtaasta ilmasta ja työstä, jolla on rajoitettu haitallinen vaikutus luonnonympäristöön
- Myynnin jälkeinen tuki - modernit kuitulaserit ovat erittäin luotettavia. Ei ole kuitenkaan olemassa koneita, jotka eivät joskus vaatisi korjauksia, erityisesti intensiivisessä käytössä. Siksi kannattaa kiinnittää huomiota huoltoon ja myynnin jälkeiseen tukeen laserhitsauslaitetta hankittaessa
Laserteknologia on mullistanut metallin käsittelyteollisuuden. Materiaalien liittämisestä on tullut tarkempaa, nopeampaa ja tehokkaampaa. Automatisoinnin mahdollisuus on tehnyt ihmisestä enemmän koko prosessin valvojan kuin sen pääsuorittajan. Laserhitsauslaitteet tehostavat varmasti koko työtä, mikä koskee paitsi pieniä laitoksia myös suuria yrityksiä, jotka keskittävät toimintansa pääasiassa metallin käsittelyyn.