Laserhitsaus on tehokas ja tarkka hitsausmenetelmä, jossa lämmönlähteenä käytetään korkean energiatiheyden lasersädettä, mutta tämä prosessi edellyttää lasersäteen ja hitsaussauman koon välistä yhdenmukaisuutta. Suhteellisesti sanottuna kaasumetallikaari ja sarjahitsaus ovat parempia tilanteissa, joissa rakokoko on epäyhtenäinen. Siksi jotkut autonvalmistajat yhdistävät laserhitsauksen ja kaasuhitsauksen saavuttaakseen ihanteelliset hitsaustulokset.
Tällä hetkellä autonostajat asettavat yhä enemmän vaatimuksia tuotteidensa laadulle ja suorituskyvylle. Asiakkaiden tarpeisiin vastaaminen edellyttää jatkuvaa prosessiinnovaatiota.
Sama koskee laserhitsausprosesseja. Autonvalmistajat toivovat ottavansa käyttöön prosesseja, joissa hitsausnopeus on nopeampi ja tuotantosyklit lyhyemmät, samalla kun varmistetaan tuotteiden laatu ja säilytetään tietty hitsausjoustavuus erikokoisille rakoille. Nykyään perinteiset laserhitsausprosessit eivät enää täytä näitä kahta tuotantovaatimusta.
Laserjuottamisen, hybridihitsausprosessin, joka yhdistää laserhitsauksen ja suojakaasukaarihitsauksen (GMAW), onnistunut soveltaminen on kuitenkin ratkaissut tämän hitsausongelman. Tiedämme, että laserhitsaus tuottaa erittäin kapean sulan altaan. Sulan altaan koko on verrannollinen hitsaussyvyyteen ja hitsin leveyteen, jolloin saavutetaan erittäin suuri hitsausnopeus. Lasersäteen erittäin pienen polttohalkaisijan vuoksi laserhitsaus ei kuitenkaan selviä helposti tilanteissa, joissa sauman leveys poikkeaa merkittävästi lasersäteen halkaisijasta. Kaasusuojatun kaarihitsauksen (GMAW) energiatiheys on alhainen, mikä voi muodostaa suuria valopilkkuja materiaalien pinnalle ja voi tuottaa hyviä hitsaustehosteita eri saumanleveyksille.
Nyt tätä hybridihitsausprosessia on testattu joillakin autojen tuotantolinjoilla, ja hitsausvaikutus on erittäin ihanteellinen.
Johdatus laserhybridihitsausteknologiaan
Toisin kuin kokoonpanolinjatoiminnot tietyllä prosessisekvenssillä, hybridihitsauksessa suoritetaan samanaikaisesti kaksi hitsausmenetelmää samassa prosessissa. Erilaisia hitsausvoimakkuuksia ja ominaisuuksia voidaan säätää valitsemalla erilaisia kaarihitsauksen ja laserhitsauksen prosessiparametreja. Yhdistetyn prosessin hitsaussyvyys ja -nopeus ovat parantuneet merkittävästi yksittäiseen prosessiin verrattuna. Metalli sublimoituu hitsausontelossa ja reagoi kaariplasman kanssa. Nd:YAG-lasersäteilyn absorptio plasmassa on mitätön. Laserhitsauksen ja kaarihitsauksen tehosuhdetta säätämällä hitsausnopeus ja joustavuus voidaan suunnitella kestämään erilaisia hitsausleveyksiä erilaisten hitsausvaikutusten aikaansaamiseksi.
Verrattuna puhtaaseen laserhitsaustekniikkaan, laserhybridihitsaustekniikalla on seuraavat edut: sillä on korkea rakojen siltauskyky, parempi hetkellinen tunkeutumisleveys ja -syvyys, laajempi käyttöalue ja parempi hitsauslujuus. Yksikaasukaarihitsausprosessiin (GMAW) verrattuna laserhybridihitsauksella on suurempi hitsausnopeus, syvemmälle tunkeutuminen suurella nopeudella, pienempi lämmöntuotto, suurempi hitsauslujuus ja kapeampi hitsaus.
Perinteiseen laserhitsaukseen verrattuna laserhitsauksen ja kaasukaarihitsauksen yhdistävä hybridilaserhitsausprosessi voi muodostaa suuremman hitsausaltaan. Siksi laserhybridihitsausprosessi voi täyttää leveiden hitsauskomponenttien hitsausvaatimukset, joita ei voida soveltaa tavanomaiseen lasertekniikkaan.
Laserhitsauksen käyttö autoteollisuudessa
Laserhybridihitsauksella voidaan saavuttaa suuri hitsausnopeus ja voimakas tunkeutuminen, mutta tarvittava lämmöntuotto pienenee huomattavasti. Perinteisiin lankahitsausprosesseihin verrattuna laserhybridihitsauksen hitsausnopeus on kasvanut noin 30 prosenttia. Syy siihen, miksi laserhybridihitsaustekniikka voi tasapainottaa syvän tunkeutumisen ja hyvän hitsaussuorituskyvyn, on se, että lasersäteen energiatiheys on korkea ja hitsauslanka voi täyttää hitsin poikkileikkauksen kokonaan. Muutama vuosi sitten tätä hitsausprosessia edistettiin ja käytettiin autoteollisuuden etulinjassa.
Laserhybridihitsaustekniikan hyvä sovellus sivupaneelihitsauksessa on parantanut hitsauksen automatisointia huomattavasti. Perinteiseen kaasukaarihitsaukseen verrattuna
Laserhybridihitsauksen tuotantolinja voi säästää lähes puolet tuotantotilasta;
Vähennä hitsauslangan kulutusta 80 prosenttia;
Lisää hitsausnopeutta 30 prosenttia;
Perinteiseen kaasukaarihitsausprosessiin verrattuna laserhybridihitsaus säästää lähes 30 prosenttia ihmistyöstä.
Laserkomposiittihitsausprosessi
Laserhybridihitsausta suoritettaessa hitsausalueelle syntyy kaksi hitsauskaarta, etupäässä olevaa lasersädettä käytetään pohjan hitsaukseen ja sitten kaasukaarihitsausprosessia käytetään raon sulkemiseen ja hitsin paksuuden lisäämiseen.
Suuri joustavuus on tärkeä ominaisuus hybridihitsausprosesseissa. Esimerkiksi kolme eri lähtötehoa voidaan asettaa halutun hitsaustehosteen perusteella. Tällä tavalla käyttäjä voi suunnitella tehon tehoparametrit hybridihitsausprosessin aikana ja viitata hitsausgeometriaan hitsauspolun asettamiseen ja kohtuullisen hitsausnopeuden valitsemiseen. Hitsaussyvyyttä voidaan säätää kattavasti yhdistämällä laserteho, polttohalkaisija ja hitsausnopeus. Lisäksi voidaan käyttää kahta erityyppistä metallihitsauslankaa paremman hitsaustuloksen saavuttamiseksi.
Tietoja HGTECHista: HGTECH on laserteollisuuden edelläkävijä ja johtaja Kiinassa sekä arvovaltainen maailmanlaajuisten laserkäsittelyratkaisujen toimittaja. Meillä on kattavasti järjestetty älykäs laserkone-, mittaus- ja automaatiotuotantolinjat sekä älykäs tehdasrakentaminen kokonaisratkaisujen tarjoamiseksi älykkääseen valmistukseen.
