Розвиток лазерної технології зробив традиційні методи зварювання, такі як MIG / MAG, MMA або TIG, не такими значущими в обробці металу. Лазерні зварювальні апарати є більш точними, ефективними та гнучкими. На даний момент ми можемо виділити три основні типи лазерів - YAG, CO2 та волоконні лазери. В промисловості останні набувають все більшої переваги, пропонуючи вищі швидкості роботи та більшу надійність, ніж два інші типи. Вони також мають широкий спектр застосувань. Вони використовуються в авіації, автомобільній промисловості, виробництві сантехнічного обладнання та харчовій промисловості, серед інших.
Як працює лазерний зварювальний апарат?
Механізм лазерного зварювального апарату базується на плавленні зони контакту за допомогою лазерного променя в середовищі інертного газу. Можливість регулювання променя дозволяє легко адаптуватися до матеріалу, що обробляється. Висока щільність енергії променя дозволяє з'єднувати елементи до 25 мм. Зона з'єднання дуже вузька, а деформація настільки мала, що після зварювання не потрібна додаткова механічна обробка.
Під час зварювання лазерний промінь проходить до зварюваного об'єкта через спеціальну систему заслінок, дзеркал та оптичних елементів. Світловий промінь фокусується в зоні зварювання і відбивається. Здатність заготовки поглинати енергію лазерного променя дуже важлива, оскільки від цього залежить ефективність зварювання.
Процес зварювання може відбуватися шляхом створення зварювальної ванни, або з повним проплавленням з'єднання в кілька шарів або за один прохід, а також без додаткового матеріалу. Сам процес зварювання суттєво залежить від матеріалу. Якщо зварюються тонкі листи низьковуглецевої сталі, немає необхідності використовувати захист зварювальної ванни. Це пов'язано з коротким часом і швидкістю всього процесу.
Типи зварювальних апаратів
Лазерне зварювання наразі витісняє традиційні методи зварювання. У таких пристроях використовуються різні типи лазерів - діодні, YAG і волоконно-оптичні. Останній характеризується найбільшою гнучкістю щодо діапазону розмірів зварних швів. Він також дозволяє досягати високих швидкостей всього процесу, що, в свою чергу, є результатом високого співвідношення глибини проникнення до потужності. Однак окремі моделі лазерних зварювальних апаратів з волоконно-оптичними лазерами відрізняються за багатьма параметрами, що насамперед визначає їх призначення та ефективність при роботі з конкретними матеріалами.
Розмір пристрою
Процес зварювання вимагає великої точності. Лазерні зварювальні апарати можуть з'єднувати елементи різних розмірів, включаючи листи металу, труби або інші конструктивні елементи незвичайної форми. Розмір самого пристрою важливий як для комфорту роботи, так і для ефективності зварювання. Існують великі машини, які також мають робочі столи. Вони знайшли своє застосування перш за все при роботі з більшими елементами. Альтернативою їм є компактні, ручні лазерні зварювальні апарати із закритим корпусом. Вони займають набагато менше місця, і завдяки передовим технологіям мають високі робочі параметри. Тому вони добре працюють як на великих, так і на менших промислових майданчиках.
Потужність зварювального апарату
Це один із ключових параметрів, що враховуються при поділі лазерних зварювальних апаратів. Вихідна потужність лазера визначає призначення машини. Для більш товстих і більших матеріалів найкраще підійдуть зварювальні апарати з рівнем потужності 3000Вт. Для з'єднання більш тонких матеріалів підходять зварювальні апарати з меншою потужністю, наприклад, 1000Вт.
Автоматичний подавач дроту
Це важлива частина обладнання лазерного зварювального апарату, відповідальна за переміщення дроту через ручку, що, в свою чергу, перекладається в можливість подачі його до місця зварювання. У деяких пристроях, як у випадку із лазерним зварювальним апаратом FANUCI 4.0 PRO GenX, подавач додатково інтегрований з програмним забезпеченням пристрою. У цьому випадку пристрій працює з наповненням товщиною 0,8-2,0 мм в режимі "push" або "pull".
Система управління
Лазерні зварювальні апарати також відрізняються системами управління. Виробники найчастіше пропонують спеціальне програмне забезпечення, інтегроване з пристроями. Операційні системи управляються через панель користувача. У технологічно розвинених машинах це сенсорні панелі - інтуїтивно зрозумілі та прості у використанні. Важливо звернути увагу на можливості налаштування окремих параметрів. Корисною функцією також є запам'ятовування попередніх налаштувань і навіть готових програм.
Технічні параметри
Технічні параметри визначають ефективність роботи лазерного зварювального апарату в конкретних умовах. До основних належить вихідна потужність лазера, яка наразі знаходиться на рівні від 1000Вт до 3000Вт. Пристрої також відрізняються за електричною напругою; у випадку лазерного зварювального апарату FANUCI 4.0 PRO GenX це 230В або 380В. Споживання енергії збільшується пропорційно вихідній потужності лазера і становить 5КВт (для 1000Вт), 7КВт (для 1500Вт), 9КВт (для 2000Вт) і 11КВт (для 3000Вт), відповідно.
Лазерні зварювальні апарати також мають різні швидкості зварювання, при найнижчій потужності це 0-160мм/с, а при найвищій 0-215мм/с.
Компоненти зварювального апарату
Сучасні, технологічно передові лазерні зварювальні апарати FANUCI характеризуються універсальністю роботи; вони можуть використовуватися для різних типів матеріалів, включаючи навіть найбільш делікатні. З їх допомогою можна з'єднувати елементи різної товщини та форми. Отримані зварні шви дуже міцні і не потребують подальшої обробки. Цим ми завдячуємо насамперед надійним компонентам, використаним у їх виробництві.
Лазерне джерело
Від нього залежить ефективність роботи зварювального апарату та якість зварного шва. Лазерні джерела волоконної технології характеризуються інтенсивністю в 100 разів більшою, ніж у лазера CO2. Менша фокусна точка лазерного променя призводить до високої щільності потужності, яка в поєднанні з високим поглинанням позитивно впливає на ефективність з'єднання матеріалів. За оцінками, термін служби волоконного лазера становить приблизно 100 000 годин, тому він може працювати до 45 років. Крім того, це екологічно чиста технологія, що сприяє безпечним умовам праці. Волоконні лазери дозволяють зварювати високовідбиваючі матеріали, що робить їх ще більш універсальними та гнучкими.
Лазерна голівка
Вона складається з сопла, захисного скляного ящика, перемикача, електродвигуна, оптоволоконного кабелю та лінії охолодження і захисного газу. Лазерні зварювальні апарати FANUCI використовують голівку, обладнану електричною системою руху променя, яка дозволяє виправляти недосконалості матеріалу. Вона рухається дуже точно і дозволяє зварювати зі швидкістю в 2-10 разів більшою, ніж традиційні голівки, що використовуються в ручних лазерних зварювальних апаратах.
Автоматичний подавач дроту
Він відіграє дуже важливу роль у роботі оператора. Він дозволяє автоматично подавати дріт, враховуючи встановлені параметри. Він був інтегрований з програмним забезпеченням, що перекладається в ще більшу точність роботи. Автоматичний подавач дроту дозволяє працювати з наповненням товщиною 0,8-2,0 мм в режимі "push" або "pull", тобто подавати дріт з одночасним спрямуванням руки оператора.
Система управління
Вона відповідає за роботу пристрою та управління його робочими параметрами. Оператор може контролювати вихідну потужність лазера, швидкість і ширину сканування, а також встановлювати режим зварювання - безперервний або модульований. Великою перевагою є функція запам'ятовування режиму роботи зварювального апарату, так що наступного разу немає необхідності знову налаштовувати ті самі параметри.
Система фільтрації
Волоконно-оптичні лазерні зварювальні апарати обладнані спеціальним зварювальним екстрактором з фільтром, відповідальним за обмеження рівня забруднення повітря на робочому місці. Крім того, очищене повітря може знову повертатися в робочий простір. Це рішення спрямоване на зменшення втрат, пов'язаних з виведенням теплого повітря за межі будівлі, що відбувається у випадку екстракторів без фільтра. Система фільтрації PRO CleanAIR автоматично видаляє пил і пари, що перекладається не тільки в більш дружнє до людини робоче середовище, але й в більший термін служби пристрою.
Переваги лазерних зварювальних апаратів
Лазерні зварювальні апарати, особливо волоконні, відрізняються робочими параметрами, які дозволяють досягати вищої за середню точності при з'єднанні матеріалів. Вони також будують свою перевагу над іншими методами зварювання з точки зору безпеки та універсальності, а також ефективності, що дозволяє усунути додаткову механічну обробку після завершення процесу зварювання.
Які аспекти роблять волоконно-оптичні лазерні зварювальні апарати кращими за інші пристрої з тим самим призначенням?
- Вони генерують менше тепла, що перекладається в зменшений ризик деформації та інших дефектів. Це обумовлено нижчими тепловими напруженнями.
- Завдяки можливості регулювати розмір променя, вони добре працюють при з'єднанні тонших і більш делікатних матеріалів.
- Зварні шви не потребують додаткової механічної обробки, що перекладається в коротший робочий час.
- Система фільтрації гарантує, що пристрій не генерує шкідливих для навколишнього середовища та людини випарів. Це сприяє створенню безпечного робочого середовища.
- Лазерний зварювальний апарат працює на високій швидкості як з тонкими, так і з товстими матеріалами. Це перекладається в ефективність обробки матеріалу.
- Довгий термін служби волоконних лазерів дозволяє генерувати більші заощадження. Такі пристрої можуть активно працювати протягом 100 000 годин.
Застосування зварювальних апаратів
Лазерні зварювальні апарати використовуються в багатьох галузях промисловості. Вони можуть використовуватися для з'єднання великих елементів, оскільки немає необхідності транспортувати оброблені матеріали до робочої станції. Лазерні зварювальні апарати використовуються, серед іншого, в авіаційній та автомобільній промисловості. Вони використовуються для з'єднання елементів у фотоелектричних системах. Завдяки своїй точності вони знайшли своє застосування у виробництві медичного обладнання, включаючи інсулінові помпи та кардіостимулятори. Вони також цінуються в електронній промисловості та у виробництві сантехнічного обладнання. Процес зварювання також здійснюється в меблевій, будівельній та оздоблювальній галузях.
Що враховувати при виборі зварювального апарату?
При виборі лазерного зварювального апарату необхідно насамперед враховувати його кінцеве призначення - чи він буде використовуватися для з'єднання малих чи великих елементів, тонких чи товстих, в меншому чи більшому масштабі. Ці фактори визначають вибір пристрою з відповідними параметрами, які дозволять ефективно та продуктивно працювати. Які фактори є ключовими?
- Потужність зварювального апарату - чим вона більша, тим краще він впорається з товстішими та більшими елементами
- Програмне забезпечення - система, що керує зварювальним апаратом, повинна бути інтуїтивно зрозумілою і водночас підготовленою до інтеграції з корпоративними системами
- Оброблюваний матеріал - з якими матеріалами може працювати зварювальний апарат, чи серед них є високовідбиваючі матеріали
- Система охолодження - в сучасних лазерних зварювальних апаратах FANUCI охолоджуючим агентом є вода, а не повітря, що перекладається в більш стабільну та плавну роботу
- Система фільтрації - відповідальна за чисте повітря та роботу з обмеженим негативним впливом на природне середовище
- Післяпродажна підтримка - сучасні волоконні лазери характеризуються дуже високою надійністю. Однак немає машин, які іноді не потребують ремонту, особливо при інтенсивному використанні. Тому при покупці лазерного зварювального апарату варто звернути увагу на сервіс і післяпродажну підтримку
Лазерна технологія революціонізувала промисловість обробки металу. З'єднання матеріалів стало більш точним, швидшим і ефективнішим. Можливість автоматизації зробила людину більше наглядачем за всім процесом, ніж його головним виконавцем. Лазерні зварювальні апарати, безумовно, оптимізують всю роботу, що стосується не тільки малих підприємств, але й великих підприємств, які зосереджують свою діяльність переважно на обробці металу.