เครื่องเชื่อมเลเซอร์ทำงานอย่างไร?

การเชื่อมด้วยเลเซอร์เป็นเทคโนโลยีที่ทันสมัยที่ใช้กันอย่างแพร่หลายในอุตสาหกรรมสมัยใหม่สำหรับการเข้าร่วมส่วนประกอบโลหะด้วยความแม่นยำสูง เมื่ออุตสาหกรรมเปลี่ยนไปสู่ระบบอัตโนมัติและการผลิตที่มีความแม่นยำสูงเครื่องเชื่อมด้วยเลเซอร์ได้กลายเป็นเครื่องมือที่ขาดไม่ได้เสนอความเร็วสูงการบิดเบือนความร้อนต่ำและคุณภาพที่เหนือกว่า

ที่แกนกลางของมันการเชื่อมด้วยเลเซอร์เป็นเทคนิคที่ใช้ลำแสงเข้มข้นของแสงเพื่อละลายและฟิวส์วัสดุ ซึ่งแตกต่างจากวิธีการเชื่อมแบบดั้งเดิมซึ่งมักเกี่ยวข้องกับการติดต่อและแรงทางกลสูงการเชื่อมด้วยเลเซอร์เป็นกระบวนการที่ไม่ติดต่อและควบคุมได้สูง สิ่งนี้ส่งผลให้การเชื่อมที่สะอาดกว่าและเร็วขึ้นทำให้เหมาะสำหรับการใช้งานในยานยนต์การบินและอวกาศอิเล็กทรอนิกส์อุปกรณ์การแพทย์และอื่น ๆ

หลักการทำงานของเครื่องเชื่อมเลเซอร์

เครื่องเชื่อมด้วยเลเซอร์ทำงานบนหลักการของการใช้คานเลเซอร์ที่เข้มข้นและเข้มข้นสูงเพื่อละลายและฟิวส์วัสดุที่ข้อต่อ กระบวนการนี้รวดเร็วแม่นยำและสร้างโซนที่ได้รับผลกระทบจากความร้อนน้อยที่สุดทำให้เหมาะสำหรับการใช้งานที่ต้องการการเชื่อมที่สะอาดและแม่นยำ เพื่อให้เข้าใจว่าเทคโนโลยีนี้ทำงานอย่างไรให้แยกขั้นตอนหลักที่เกี่ยวข้องในกระบวนการ - เริ่มต้นจากการสร้างเลเซอร์ไปจนถึงการก่อตัวครั้งสุดท้ายของการเชื่อม

การสร้างเลเซอร์และการส่งผ่าน

หัวใจของเครื่องเชื่อมเลเซอร์ทุกเครื่องคือแหล่งเลเซอร์ บทบาทของแหล่งกำเนิดเลเซอร์คือการสร้างลำแสงของแสงที่สอดคล้องกันซึ่งมุ่งเน้นอย่างมากและนำไปสู่ชิ้นงานเป้าหมาย มีการใช้แหล่งเลเซอร์หลายประเภทขึ้นอยู่กับแอปพลิเคชันประเภทวัสดุและพลังงานเอาต์พุตที่จำเป็น

1. เลเซอร์ไฟเบอร์

เลเซอร์ไฟเบอร์เป็นเครื่องที่ใช้กันอย่างแพร่หลายในเครื่องเชื่อมเลเซอร์ที่ทันสมัยโดยเฉพาะอย่างยิ่งในการใช้งานอุตสาหกรรมที่มีความแม่นยำสูงและความเร็วสูง เลเซอร์เหล่านี้สร้างลำแสงผ่านเส้นใยแสงที่เจือด้วยองค์ประกอบที่หายากของโลกเช่น Ytterbium ลำแสงเลเซอร์จะถูกส่งผ่านเส้นใยที่มีการสูญเสียพลังงานน้อยที่สุดส่งผลให้:

• คุณภาพของลำแสงสูง

• การโฟกัสที่ยอดเยี่ยม

• ประสิทธิภาพการใช้พลังงาน

• การบำรุงรักษาต่ำ

เนื่องจากความน่าเชื่อถือและความสามารถในการปรับขนาดเลเซอร์ไฟเบอร์จึงเหมาะสำหรับระบบการเชื่อมหุ่นยนต์และอัตโนมัติ

2. เลเซอร์co₂

เลเซอร์CO₂สร้างแสงเลเซอร์อินฟราเรดโดยใช้ส่วนผสมของก๊าซ (โดยทั่วไปคือคาร์บอนไดออกไซด์ไนโตรเจนและฮีเลียม) เลเซอร์เหล่านี้มีประสิทธิภาพในการตัดและเชื่อมวัสดุที่ไม่ใช่โลหะเช่นพลาสติกไม้และเซรามิก อย่างไรก็ตามในบริบทของการเชื่อมด้วยเลเซอร์พวกเขายังใช้สำหรับวัสดุโลหะที่หนาขึ้นเมื่อส่งลำแสงผ่านกระจกเป็นไปได้

ในขณะที่เลเซอร์Co₂มีระดับพลังงานสูง แต่ก็มีข้อ จำกัด ในการใช้งานที่แม่นยำเนื่องจาก:

• ขนาดของลำแสงที่ใหญ่ขึ้น

• การส่งลำแสงที่ซับซ้อนโดยใช้กระจก

• การบำรุงรักษาที่สูงขึ้นเมื่อเทียบกับเลเซอร์ไฟเบอร์

3. ND: เลเซอร์ YAG

ND: Yag (Neodymium-doped yttrium garnet garnet) เลเซอร์ได้รับความนิยมตามธรรมเนียมสำหรับ เครื่องเชื่อมด้วยเลเซอร์  เนื่องจากความสามารถในการทำงานทั้งในโหมดต่อเนื่องและแบบพัลส์ พวกเขายังให้ความยืดหยุ่นในการส่งลำแสงผ่านไฟเบอร์ออปติก อย่างไรก็ตามด้วยการเพิ่มขึ้นของเลเซอร์ไฟเบอร์ที่ให้ประสิทธิภาพทางไฟฟ้าที่ดีขึ้นและค่าใช้จ่ายในการปฏิบัติงานที่ลดลง ND: YAG เลเซอร์ส่วนใหญ่ได้รับการแบ่งออกเป็นส่วนใหญ่ในความโปรดปรานของเทคโนโลยีขั้นสูงมากขึ้น

การส่งลำแสงและการโฟกัส

หลังจากรุ่นลำแสงเลเซอร์จะต้องถูกส่งไปยังไซต์เชื่อม โดยทั่วไปแล้วจะทำผ่าน:

• สายไฟเบอร์ออปติกในเลเซอร์ไฟเบอร์

• กระจกและเลนส์ในระบบเลเซอร์CO₂

ลำแสงจะมุ่งเน้นไปที่การใช้เลนส์ที่มีความแม่นยำลงในพื้นที่เล็ก ๆ ของชิ้นงาน พลังงานที่เข้มข้นนี้สร้างความร้อนที่มีการแปลอย่างเข้มข้นเพียงพอที่จะละลายวัสดุฐานโดยไม่ส่งผลกระทบต่อโซนโดยรอบ

การโฟกัสการทำความร้อนและการละลายวัสดุ

ลำแสงโฟกัสที่ผลิตโดยเครื่องเชื่อมด้วยเลเซอร์ส่งพลังงานอันยิ่งใหญ่ไปยังตำแหน่งที่กำหนดทำให้วัสดุให้ความร้อนอย่างรวดเร็วและสร้างสระว่ายน้ำหลอมเหลว สระว่ายน้ำที่หลอมเหลวนี้เดินทางไปตามข้อต่อขณะที่เลเซอร์เคลื่อนที่หรือถูกชี้นำไปตามเส้นทางเชื่อม

มีหลายปัจจัยที่กำหนดว่าการเชื่อมอย่างลึกซึ้งและมีประสิทธิภาพนั้นแทรกซึมได้อย่างไร:

พลังงานเลเซอร์ : พลังงานที่สูงขึ้นส่งผลให้เกิดการเจาะลึกและความเร็วในการเชื่อมที่เร็วขึ้น

ขนาดสปอตโฟกัส : ขนาดสปอตที่เล็กลงจะเพิ่มความหนาแน่นของพลังงานทำให้สามารถหลอมละลายได้ดีขึ้น

ความเร็วในการเชื่อม : ความเร็วที่เร็วขึ้นลดอินพุตความร้อนซึ่งมีผลต่อการเจาะและรูปร่างของลูกปัด

ประเภทวัสดุและการสะท้อนแสง : โลหะเช่นอลูมิเนียมและทองแดงสะท้อนแสงเลเซอร์และอาจต้องใช้พลังงานที่สูงขึ้นหรือความยาวคลื่นพิเศษ

เมื่อลำแสงเลเซอร์ดำเนินไปสระว่ายน้ำที่หลอมเหลวจะเย็นลงอย่างรวดเร็วและแข็งตัวทำให้เกิดรอยเชื่อมที่มีความแข็งแรงสูง อัตราการทำความร้อนและความเย็นอย่างรวดเร็วลดการบิดเบือนและรักษาความสมบูรณ์ของโครงสร้างของวัสดุ

ขั้นตอนกระบวนการเชื่อมในเครื่องเชื่อมเลเซอร์

ฟังก์ชั่นของก เครื่องเชื่อมด้วยเลเซอร์  สามารถชื่นชมได้ดีขึ้นเมื่อตรวจสอบเป็นกระบวนการทีละขั้นตอน แต่ละขั้นตอน-จากการเตรียมวัสดุไปจนถึงการแข็งตัว-เป็นสิ่งสำคัญสำหรับการบรรลุรอยเชื่อมคุณภาพสูงที่สอดคล้องกัน

1. การวางตำแหน่งวัสดุ

การวางตำแหน่งวัสดุที่แม่นยำเป็นสิ่งสำคัญในการเชื่อมด้วยเลเซอร์ ก่อนที่กระบวนการเชื่อมจะเริ่มขึ้นชิ้นงานจะต้องจัดเรียงอย่างแม่นยำเพื่อให้แน่ใจว่าลำแสงเลเซอร์มุ่งเน้นไปที่ข้อต่ออย่างแน่นอน ขึ้นอยู่กับการตั้งค่าสิ่งนี้สามารถทำได้โดยใช้:

• ติดตั้งที่มีความแม่นยำสูง

• ตารางควบคุม CNC

• แขนหุ่นยนต์

• ระบบนำทางด้วยวิสัยทัศน์

ในสภาพแวดล้อมอัตโนมัติกล้องวิสัยทัศน์ของเครื่องจะตรวจจับและแก้ไขการเบี่ยงเบนแบบเรียลไทม์เพื่อให้มั่นใจว่าการจัดตำแหน่งที่เหมาะสมแม้สำหรับรูปทรงเรขาคณิตที่ซับซ้อนหรือตัวแปร

2. การฉายรังสีและการควบคุมลำแสงเลเซอร์

เมื่อวัสดุอยู่ในตำแหน่งที่เหมาะสมเครื่องเชื่อมเลเซอร์จะเปิดใช้งานเลเซอร์ ระบบควบคุมของเครื่องนำลำแสงไปยังข้อต่อโดยใช้กระจกหรือออพติกไฟเบอร์ ขั้นตอนนี้เกี่ยวข้องกับการควบคุมพารามิเตอร์ที่สำคัญแบบเรียลไทม์เช่น:

• กำลังไฟเลเซอร์ : กำหนดปริมาณพลังงานที่ส่งมอบ

• ความถี่ชีพจร (ในโหมดพัลซิ่ง) : จำนวนพลังงานระเบิดต่อวินาที

• ความเร็วในการเดินทาง : ความเร็วที่เลเซอร์เคลื่อนที่ข้ามข้อต่อ

• การปรับความยาวโฟกัส : ช่วยให้ลำแสงโฟกัสบนพื้นผิวเชื่อม

เครื่องเชื่อมด้วยเลเซอร์ขั้นสูงมีระบบตอบรับแบบวงปิดที่ปรับตัวแปรเหล่านี้ในการบินเพื่อให้แน่ใจว่าการเชื่อมที่มีเสถียรภาพแม้ว่าวัสดุหรือสภาพแวดล้อมจะเปลี่ยนไป

3. การหลอมละลายการระบายความร้อนและการเชื่อม

ในขณะที่ลำแสงเลเซอร์สัมผัสกับข้อต่อมันจะสร้างความร้อนเพียงพอที่จะละลายโลหะทำให้เกิดสระเชื่อมที่หลอมเหลว ความลึกและความกว้างของการเชื่อมถูกควบคุมโดยพารามิเตอร์ของเลเซอร์และคุณสมบัติวัสดุ

เป็นความก้าวหน้าของเลเซอร์:

• ขอบต่อท้ายของสระที่หลอมเหลวเย็นลงและแข็งตัว

• ตะเข็บเชื่อมที่เป็นของแข็งซึ่งฟิวส์วัสดุทั้งสองอย่างถาวร

• กระบวนการนี้สามารถเกิดขึ้นได้ในโหมดต่อเนื่องหรือช่วงเวลาพัลส์ขึ้นอยู่กับเทคนิคการเชื่อมและแอปพลิเคชัน

อัตราการระบายความร้อนในการเชื่อมด้วยเลเซอร์มักจะเร็วมากซึ่งมีส่วนช่วย:

• โครงสร้างจุลภาคที่ดี

• โซนที่ได้รับผลกระทบจากความร้อนน้อยที่สุด (HAZ)

• เพิ่มความแข็งแรงเชิงกล

ประเภทของเทคนิคการเชื่อมด้วยเลเซอร์

เครื่องเชื่อมด้วยเลเซอร์สามารถทำงานได้หลายโหมดแต่ละโหมดเหมาะสำหรับแอปพลิเคชันที่แตกต่างกัน

1. การเชื่อมคลื่นต่อเนื่อง (CW)

ในโหมดนี้เลเซอร์ปล่อยลำแสงคงที่ของแสงทำให้เหมาะสำหรับการเชื่อมยาวและต่อเนื่อง มันมักจะใช้ในสายการผลิตความเร็วสูงโดยเฉพาะในการผลิตยานยนต์ การเชื่อม CW มักจะต้องใช้พลังงานสูงตั้งแต่ 1,000W ถึง 6000W

2. การเชื่อมเลเซอร์พัลซิ่ง

วิธีนี้ปล่อยพลังงานเลเซอร์ในระยะสั้นพัลส์ที่มีความเข้มสูง เป็นการดีที่สุดสำหรับการเชื่อมวัสดุบาง ๆ หรือส่วนประกอบขนาดเล็กที่ไวต่อความร้อน การเชื่อมพัลซิ่งมักใช้ใน:

• อิเล็กทรอนิกส์

• เครื่องประดับ

• อุปกรณ์การแพทย์

ระดับพลังงานที่นี่ต่ำกว่ามากโดยทั่วไประหว่าง 50W ถึง 500W

3. การเชื่อมรูกุญแจกับการเชื่อมการนำไฟฟ้า

• การเชื่อมรูกุญแจ (การเจาะลึก) : พลังงานสูงของเลเซอร์ระเหยกลายเป็นวัสดุสร้างรูที่แคบและลึกที่รู้จักกันในชื่อ 'รูกุญแจ ' ซึ่งช่วยให้การเชื่อมสามารถเจาะลึกเข้าไปในวัสดุ เหมาะอย่างยิ่งสำหรับวัสดุหนาและการใช้งานโครงสร้าง

• การเชื่อมการนำ (ฟิวชั่นพื้นผิว) : เลเซอร์ร้อนเพียงพื้นผิวทำให้เกิดการละลายตื้น เหมาะสำหรับโลหะบางและการใช้งานที่แม่นยำซึ่งการบิดเบือนความร้อนน้อยที่สุดเป็นสิ่งสำคัญ

ความแม่นยำและการควบคุม

สิ่งที่ทำให้การเชื่อมด้วยเลเซอร์ไม่เพียง แต่ความเร็วหรือความร้อนเท่านั้น - มันเป็นความแม่นยำและการควบคุมที่มีให้

พลังงานเลเซอร์ความถี่ชีพจรและการปรับโฟกัส

• พลังงานเลเซอร์ : กำหนดจำนวนพลังงานที่ส่งไปยังชิ้นงาน พลังงานมากขึ้นช่วยให้การเชื่อมที่ลึกกว่าหรือการทำงานที่เร็วขึ้น แต่มากเกินไปสามารถเผาไหม้หรือบิดเบือนวัสดุได้

• ความถี่ชีพจร : ในการเชื่อมพัลซิ่งสิ่งนี้จะกำหนดจำนวนพลังงานที่ส่งมอบต่อวินาที ความถี่ที่สูงขึ้นส่งผลให้รอยเชื่อมที่ราบรื่นขึ้นและสอดคล้องกันมากขึ้น

• การปรับโฟกัส : จุดโฟกัสจะต้องอยู่ในแนวเดียวกันกับพื้นผิวการเชื่อม การมุ่งเน้นที่ไม่ตรงแนวอาจนำไปสู่การหลอมรวมที่ไม่ดีหรือข้อต่อที่อ่อนแอ

ระบบควบคุมและการมองเห็นอัตโนมัติ

เครื่องเชื่อมด้วยเลเซอร์ที่ทันสมัยมีการตรวจสอบแบบเรียลไทม์ลูปตอบรับอัตโนมัติและระบบการมองเห็นของเครื่องจักร เทคโนโลยีเหล่านี้มั่นใจได้ว่า:

• การวางตำแหน่งที่แม่นยำ

• คุณภาพการเชื่อมที่สอดคล้องกัน

• การตรวจจับและแก้ไขข้อบกพร่อง

• ลดความผิดพลาดของมนุษย์

ในการตั้งค่าขั้นสูงการเรียนรู้ AI และเครื่องจะถูกนำมาใช้เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพพารามิเตอร์การเชื่อมโดยอัตโนมัติปรับปรุงคุณภาพและประสิทธิภาพเพิ่มเติม

บทสรุป

การเชื่อมด้วยเลเซอร์เป็นสิ่งมหัศจรรย์ของวิศวกรรมสมัยใหม่ - การรวมพลังงานสูงการควบคุมที่แม่นยำและระบบอัตโนมัติอัจฉริยะ จากการสร้างลำแสงเลเซอร์ไปจนถึงการสร้างรอยเชื่อมที่สะอาดและทนทานกระบวนการถูกสร้างขึ้นเพื่อความเร็วความแม่นยำและความแข็งแรง ไม่ว่าจะใช้ในการผลิตอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ยานยนต์หรือระดับไฮเอนด์ความสามารถรอบด้านและความแม่นยำทำให้เป็นโซลูชันที่จำเป็น

หากคุณกำลังมองหาการสำรวจเทคโนโลยีการเชื่อมด้วยเลเซอร์หรือลงทุนในเครื่องเชื่อมเลเซอร์ที่เชื่อถือได้เราขอแนะนำให้เชื่อมต่อกับ Guangdong Pudian Automation Technology Co. , Ltd. ในฐานะผู้ผลิตที่เชื่อถือได้ซึ่งเชี่ยวชาญด้านโซลูชั่นการเชื่อมขั้นสูง Pudian เสนอแนวทางจากผู้เชี่ยวชาญและอุปกรณ์ที่มีประสิทธิภาพสูงตามความต้องการของคุณ เยี่ยมชมเว็บไซต์ของพวกเขาหรือติดต่อทีมของพวกเขาวันนี้เพื่อเรียนรู้เพิ่มเติม