Laserkeevitusseade ja laserkeevitussüsteem: tõhus ühendustehnoloogia ja laserkeevituslahendused tööstusele (TIG-keevitus)

Lasertehnoloogia on viimastel aastakümnetel teinud märkimisväärseid edusamme, võimaldades hulgaliselt rakendusi erinevates tööstusharudes. Eelkõige on laserkeevitus ennast tõestanud kui üks tõhusamaid ja täpsemaid ühendusmeetodeid. Laserkeevitusseadmed ja -süsteemid mängivad olulist rolli kaupade tootmisel sellistes sektorites nagu autotööstus, lennundus, elektroonika, meditsiinitehnoloogia ja paljudes teistes.

Toimimine ja tehnoloogia

Laserkeevitusseadmed kasutavad metallide, plastide või muude materjalide ühendamiseks suure energiaga laserkiiri. Protsess põhineb laserkiire täpsel kontsentreerimisel, mis suunatakse keevitatavatele detailidele. See tekitab äärmiselt suure energiatiheduse, mis sulatab ja liimib materjali.

Kaasaegsed laserkeevitussüsteemid pakuvad erinevat tüüpi lasereid, sealhulgas kiudlasereid, CO₂-lasereid ja dioodlasereid. Igal tüübil on spetsiifilised eelised ja puudused, mida tuleb rakendusest olenevalt arvesse võtta. Näiteks kiudlaserid on tuntud oma kõrge kiirekvaliteedi ja energiatõhususe poolest, samas kui CO₂-laserid pakuvad suuremat läbitungimissügavust.

Laserkeevituse eelised

1. Täpsus ja kvaliteet

Laserkeevitusseadmed võimaldavad äärmiselt täpseid keevisõmblusi töödeldava detaili minimaalse moonutuse või deformatsiooniga. Selle tulemuseks on kvaliteetsed keevisliited.

2. Kiirus ja efektiivsus

Keevitusprotsess on tavapäraste meetoditega võrreldes sageli kiirem. Automatiseeritud lasersüsteemid võivad tootmisprotsessi kiirendada ja efektiivsust suurendada.

3. Mitmekülgsus

Laserkeevitus võimaldab ühendada väga erinevaid materjale, sealhulgas erinevaid metalle, plaste ja isegi segamaterjale.

4. Minimaalne materjalikulu

Kuna laserkiir on nii fokuseeritud, sulab ainult piiratud kogus materjali, mis vähendab materjali kulu.

5. Lisandeid pole

Erinevalt mõnest tavapärasest keevitusprotsessist ei vaja laserkeevitus üldiselt täiendavaid täiteaineid, mis minimeerib kulusid ja järeltöötlust.

Tööstuslikud rakendused

1. Autotööstus

Laserkeevitusmasinaid kasutatakse autotööstuses keredetailide, istmeraamide, väljalaskesüsteemide ja muu tootmiseks. Ülitäpsed keevisõmblused aitavad kaasa sõidukite ohutusele ja pikaealisusele.

2. Lennundus ja kosmosetööstus

Lennundustööstuses on komponentide kaal ülioluline. Laserkeevitusseadmed pakuvad õhusõidukite ja kosmoselaevade konstruktsioonielementidele kergeid, kuid tugevaid ühendusi.

3. Elektroonikatööstus

Elektroonikakomponentide miniaturiseerimine nõuab täpseid ja usaldusväärseid ühendustehnikaid. Laserkeevitussüsteemid võimaldavad luua elektroonikakomponentides pisikesi ühendusi.

4. Meditsiinitehnoloogia

Meditsiinitehnoloogias kasutatakse laserkeevitusseadmeid implantaatide, meditsiiniinstrumentide ja -seadmete tootmiseks, kus hügieen ja täpsus on äärmiselt olulised.

Uudised ja praegused arengud

1. Lisandite tootmine (3D-printimine) ja laserkeevitus

Laserkeevitustehnoloogiate integreerimine 3D-printimisprotsessi on avanud uusi võimalusi. See võimaldab toota keerukaid komponente ülitugevate keevisliidetega.

2. Koostöörobotid

Automatiseerimine ja robootika: Robootika areng on viinud koostööl põhinevate laserkeevitussüsteemideni, kus robotid ja inimesed saavad ohutult koos töötada. See paindlikkus võimaldab tõhusamat tootmist ja muudab süsteemid sobivaks kasutamiseks väikestes ja keskmise suurusega ettevõtetes.

3. Suurema võimsusega kiudlaserid

Võimsamate kiudlaserite väljatöötamine on veelgi suurendanud keevituskiirust ja võimaldanud töödelda paksemaid materjale.

4. Sisseehitatud kvaliteedikontroll

Kaasaegsed laserkeevitussüsteemid on sageli varustatud sisseehitatud kvaliteedikontrollidega, mis jälgivad keevisõmblusi reaalajas ja suudavad tuvastada võimalikke defekte, suurendades seeläbi tootmise kvaliteeti.

5. Innovatiivsed materjalid

Materjaliteaduse ja -tehnoloogia edusammud on võimaldanud välja töötada uusi materjale, mis on spetsiaalselt optimeeritud teatud ühendusprotsesside jaoks. Need materjalid pakuvad paremat tugevust, paindlikkust ja vastupidavust keskkonnamõjudele.

6. Kerge konstruktsioon ja hübriidkonstruktsioon

Kergkonstruktsioonid on paljudes tööstusharudes olulised toodete kaalu vähendamiseks ja energiatõhususe parandamiseks. Hübriidprotsessid, mis ühendavad erinevaid ühendustehnikaid, pakuvad mitmekesiseid võimalusi uuenduslikeks kergkonstruktsioonide kontseptsioonideks.

väljavaated

Laserkeevitusseadmed ja -süsteemid on ühendustehnoloogias revolutsiooni teinud, pakkudes laia valikut eeliseid täpsuse, kiiruse, mitmekülgsuse ja kvaliteedi osas. Pideva uurimistöö ja innovatsiooni abil eeldatakse, et need tehnoloogiad arenevad edasi, vallutades veelgi rohkem tööstusharusid ja parandades tööstuslikku tootmist.

Ühendustehnoloogial on tänapäevases töötlevas tööstuses oluline roll ning keevitamine ja lõikamine on selle valdkonna kaks kõige olulisemat protsessi. Nende tehnikate täpsus ja kvaliteet on olulised kvaliteetsete toodete tootmiseks erinevates tööstusharudes, nagu autotööstus, lennundus, laevaehitus, masinaehitus ja paljud teised. Selles tekstis uurime keevitus- ja lõiketehnoloogiaid üksikasjalikumalt, tuues esile nende olulisuse ja praegused arengud.

Keevitamine: Kestvate ühenduste loomine

Keevitamise olulisus

Keevitamine on protsess, mille käigus kaks või enam toorikut ühendatakse keevisõmbluse abil püsivalt. See on üks vanimaid ühendustehnikaid ja on aja jooksul märkimisväärselt arenenud. Keevitamist kasutatakse paljudes tööstusharudes keerukate konstruktsioonide ja komponentide tootmiseks, mis peavad vastu pidama suurtele koormustele.

Keevitusprotsessid ja nende omadused

• Kaarkeevitus: Kaarkeevitus on üks enimkasutatavaid keevitusprotsesse. Elektroodi ja töödeldava detaili vahele tekitatakse elektrikaar, mis sulatab materjali ja loob vuugi. On mitmeid alamkategooriaid, näiteks metall-aktiivgaasiga (MAG) keevitamine ja volfram-inertgaasiga (TIG) keevitamine.
• Laserkeevitus: Laserkeevitus on tuntud oma erakordse täpsuse ja kvaliteedi poolest. Materjalide ühendamiseks kasutatakse suure energiaga laserkiiri. Väike kuummõjutsoon minimeerib deformatsiooni ja võimaldab seda kasutada õrnade detailide puhul.
• Elektronkiirkeevitus: Elektronkiirkeevituse puhul suunatakse töödeldavale detailile fokuseeritud elektronkiir, mis sulatab ja keevitab materjali. Seda protsessi kasutatakse suure tihedusega materjalide puhul ja vaakumis.

Lõikamine: täpne vormimine tõhusa tootmise tagamiseks

Lõikamise olulisus

Lõikamine on tootmises oluline samm, mille käigus antakse toorainele soovitud kuju ja suurus. Täpsed lõiked on üliolulised detailide ja komponentide tootmiseks, millel on ranged tolerantsid.

Lõiketehnoloogiad ja nende omadused

• Laserkiirelõikus: Laserkiirelõikus on tuntud oma suure täpsuse ja kiiruse poolest. Materjalile suunatakse suure energiaga laserkiir, mis sulatab või aurustab selle. See võimaldab lõigata nii õhukesi kui ka pakse materjale suure täpsusega.
• Plasmalõikus: Plasmalõikust kasutatakse peamiselt metallide lõikamiseks. Ioniseeritud gaasi tekitatud plasmajuga sulatab materjali, võimaldades seeläbi lõigata paksemaid lehtmetallplaate.
• Vesilõikus: Vesilõikuses kasutatakse materjalide lõikamiseks peent veejuga, mis on segatud abrasiivsete osakestega. See meetod sobib ideaalselt pehmete materjalide või materjalide jaoks, mida kõrge temperatuur võib kahjustada.

Uudised ja praegused arengud

Tööstus 4.0 ja automatiseerimine

Liitmistehnoloogia on saanud kasu automatiseerimise ja Tööstus 4.0 edusammudest. Robotipõhiseid keevitus- ja lõikesüsteeme kasutatakse üha enam tootlikkuse suurendamiseks ja tootmisprotsesside tõhusamaks muutmiseks.

Tehisintellekt ja masinõpe

Tehisintellekti integreerimine keevitus- ja lõikesüsteemidesse võimaldab paremat protsessijuhtimist ja vigade tuvastamist. Tehnoloogia suudab parameetreid automaatselt reguleerida, et saavutada optimaalsed tulemused ja minimeerida praaki.

Materjaliuuendused

Materjaliteaduse ja -tehnoloogia edusammud on viinud uute materjalide väljatöötamiseni, mis on spetsiaalselt optimeeritud keevitamiseks ja lõikamiseks. Need materjalid pakuvad paremat tugevust, korrosioonikindlust ja muid omadusi, mis on olulised konkreetsete rakenduste jaoks.

Hübriidsüsteemid

Erinevate ühendus- ja lõiketehnoloogiate kombinatsioon võimaldab ära kasutada mitme protsessi eeliseid ja täita spetsiifilisi nõudeid. Hübriidkeevitus- ja lõikesüsteeme kasutatakse tööstuses üha enam.

Ühendustehnoloogia kaks sammast

Keevitamine ja lõikamine on ühendustehnoloogia kaks olulist sammast ning mängivad tänapäevases töötlevas tööstuses olulist rolli. Nende protsesside täpsus ja kvaliteet on kvaliteetsete toodete tootmiseks hädavajalikud. Pideva uurimistöö ja innovatsiooni abil loodetakse keevitus- ja lõiketehnoloogiaid veelgi täiustada, et rahuldada tööstuse kasvavaid nõudmisi ja avada uusi tootmisvõimalusi.

Ühendustehnoloogia on tootmises oluline valdkond, mis tegeleb toorikute ühendamisega valmistoodete saamiseks. Toorikute püsivaks või ajutiseks ühendamiseks kasutatakse mitmesuguseid meetodeid, olenevalt konkreetse rakenduse nõuetest. Ühendustehnoloogia kvaliteet ja töökindlus on lõpptoote jõudluse ja funktsionaalsuse seisukohalt üliolulised. Selles tekstis vaatleme ühendustehnoloogia põhitõdesid ja toome näiteid erinevatest ühendamisprotsessidest.

Ühendustehnoloogia tüübid

Sõltuvalt materjalidest, rakendustest ja konkreetsetest nõuetest saab valida mitmesuguste ühendusprotsesside vahel. Siin on mõned kõige levinumad ühendustehnikad:

• Keevitamine: Keevitamine on üks vanimaid ja laialdasemalt kasutatavaid ühendusprotsesse. See hõlmab mitmesuguseid tehnikaid, nagu kaarkeevitus, laserkeevitus, elektronkiirkeevitus ja muud. Keevitamisel ühendatakse toorikud keevisõmbluse abil püsivalt kokku, kusjuures materjal sulatatakse liitekohas.
• Jootmine: Jootmine on protsess, mille käigus jooteaine kantakse ühendatavatele detailidele. Kuumutamisel joodis sulab ja ühendab detailid. Erinevalt keevitamisest ei sulata jootmine alusmaterjali.
• Liimimine: Liimimisel ühendatakse toorikud liimikihiga. Liimimine sobib eriti hästi materjalide jaoks, mida on raske keevitada või mis on tundlikud kõrgete temperatuuride suhtes.
• Neetimine: Neetimisel sisestatakse needid või tihvtid ühendatavatesse toorikutesse ja seejärel deformeeritakse või keevitatakse nende otsad. See loob püsiva ühenduse.
• Mehaanilised ühendused: Mehaaniliste ühenduste hulka kuuluvad sellised tehnikad nagu poltidega kinnitamine, klambritega kinnitamine või pressliited. Need meetodid ei nõua materjali püsivaid muutusi ja võimaldavad mittepurustavat lahtivõtmist.

Näited ühendustehnoloogia rakendamisest

• Autotööstus: Ühendustehnoloogial on autotööstuses sõidukite tootmises keskne roll. Keevitamist kasutatakse kere kokkupanekul, liimimist aga sõidukite klaasimisel või komposiitmaterjalidega.
• Lennundus: Lennundustööstuses on vaja ülitugevaid ja usaldusväärseid ühendusi. Keevitamist ja liimimist kasutatakse siin konstruktsiooniosade, mootorite ja lennukikomponentide jaoks.
• Elektroonikatööstus: Elektroonikatööstuses kasutatakse jootmisprotsesse trükkplaatide ja elektrooniliste komponentide valmistamiseks. Liimühendust kasutatakse ekraanide, puutetundlike ekraanide ja korpuste kokkupanekul.
• Meditsiinitehnoloogia: Meditsiinitehnoloogias kasutatakse meditsiiniseadmete, implantaatide ja proteeside valmistamiseks liime ja keevitusprotsesse. Täpsed ja usaldusväärsed ühendused on selles valdkonnas üliolulised.
• Laevaehitus: Laevaehituses kasutatakse laevakerede ja -komponentide tootmiseks keevitustehnikaid, plaatide ja lehtede ühendamiseks aga traditsiooniliselt neetimistehnikat.

 

ALPHA LASER, laserkeevituslahenduste juhtiv pakkuja, esitleb Essenis toimuval keevitus- ja lõikemessil (11.–15. september 2023) oma uusimat 1200 W laserkeevitussüsteemi. See süsteem on spetsiaalselt loodud suurte ja õrnade komponentide keevitamiseks kohtades, kus tavapärased keevitusmeetodid on oma piirini jõudnud. Need suure jõudlusega süsteemid võimaldavad keevitustöid, mis varem olid võimalikud ainult TIG- ja MIG-keevitusega, kuid laserkeevituse eelistega.

ALPHA LASER 1200 W laserkeevitussüsteemi eelised

• Materjali madala soojusjuhtivuse tõttu pole eelsoojendamine enam vajalik, mis säästab aega ja kulusid.
• Minimaalne deformatsioon ja pragunemine, mis võimaldab keevitada kriitilisi ja tundlikke metalle pragunemiseta.
• Paindlik keevitus: süsteemid võimaldavad nii impulss- kui ka pidevat keevitust olenevalt rakendusest.

1200 W laserkeevitussüsteemide rakendusalad

Võimsad 1200 W laserkeevitussüsteemid sobivad ideaalselt mitmesugusteks rakendusteks, sealhulgas:

• võlli remont
• Kõvakeevitus traadi ja pulbriga
• Valandite remont hüdroelektrijaamades
• Suurte ja tundlike komponentide keevitamine olukordades, kus TIG-keevitus on problemaatiline
• Need süsteemid suudavad sulatada 1,6 mm läbimõõduga juhtmeid.

Laiendusvõimalused ja automatiseerimine

ALPHA LASER 1200 W süsteemid pakuvad arvukalt laiendusvõimalusi, nagu pöördteljed, vastupidavad pöördteljed ja kallutatavad läätsed laserkiire kiireks positsioneerimiseks. Mabotic tarkvara koos skännerikomplektiga võimaldab keerukate komponentide geomeetria skaneerimist, programmeerimist ja keevitamist, võimaldades keevitustööde automatiseerimist.

Innovatiivsed süsteemid

Suure jõudlusega ALPHA LASER 1200 W laserkeevitussüsteemide turuletoomine tähistab olulist sammu edasi tundlike komponentide keevitustehnoloogias. Need uuenduslikud süsteemid võimaldavad nõudlikke keevitusülesandeid täpselt ja tõhusalt teostada, vältides samal ajal tavapäraste keevitusprotsesside puudusi.

Lisateabe saamiseks ALPHA LASER laserkeevitussüsteemide ja nende rakendusvõimaluste kohta külastage meie boksi 5C10 või külastage veebilehte www.alphalaser.eu

 

Allikas: pressiteade, 31. juuli 2023

TIG-keevitus (volframelektroodiga inertgaasiga keevitamine) on kaarkeevitusprotsess, mille käigus kasutatakse keevisõmbluse loomiseks mittesulavat volframelektroodi. See liigitatakse gaasikaitsega keevitusprotsessiks, kuna keevitusprotsessi ajal kasutatakse inertgaasi, tavaliselt argooni või heeliumi, et kaitsta sulametalli reageerimise eest õhus oleva hapniku ja lämmastikuga.

TIG-keevitusprotsess

• Ettevalmistus: Keevitatavad detailid puhastatakse ja asetatakse täpselt. Keevisõmblus ja elektroodide asukoht määratakse hoolikalt.
• Keevitusmasina seadistamine: Keevitusmasin seadistatakse vastavalt nõuetele. Reguleeritakse keevitusvoolu, gaasi voolukiirust ja muid parameetreid.
• Volframelektrood ja gaas: Mittekuluv volframelektrood sisestatakse keevituspüstolisse. Inertgaasi juhitakse keevitusala kaitsmiseks oksüdeerumise ja lisandite eest.
• Keevitusprotsess: Keevitaja käivitab kaare, viies volframelektroodi töödeldavale detailile lähedale ja seejärel eemaldades selle. Kaar tekib ja materjal sulab.
• Lisamaterjal: Kui on vaja täiendavat keevitusmaterjali, sisestatakse see käsitsi keevitustsooni. Lisamaterjali lisamist saab täpselt kontrollida ja see pole mõnel juhul, olenevalt keevitusülesandest, vajalik.
• Keevisõmblus: Volframelektrood ja keevisvann loovad keevisõmbluse. Keevisõmbluse kvaliteet sõltub keevituskiirusest, keevitusvoolust ja keevitaja täpsusest.

TIG-keevituse omadused

• TIG-keevitus võimaldab äärmiselt täpseid ja puhtaid keevisõmblusi.
• Kuna volframelektrood ei sula, ei imendu see keevisõmblusesse ega aita kaasa keevitusmaterjali koostisele.
• Inertgaasi kasutamine kilbina loob puhta keevitustsooni, kus saastumisoht on minimaalne.
• Protsessi saab kasutada erinevate metallide, näiteks alumiiniumi, roostevaba terase, vase ja nikli töötlemisel.
• Täppis- ja juhtimisnõuete tõttu nõuab TIG-keevitus keevitajalt teatud kogemusi ja oskusi.

TIG-keevituse rakendused

TIG-keevitust kasutatakse paljudes tööstusharudes, eriti seal, kus on vaja kõrget keevisõmbluse kvaliteeti. Rakenduste näited hõlmavad järgmist:

• Lennuki- ja kosmosesõidukite osade tootmine, kus on vaja ülitugevaid ja töökindlaid keevisõmblusi.
• Toidu- ja farmaatsiatööstused, kus puhtad ja saastumata keevisõmblused on hügieeni ja ohutuse tagamiseks hädavajalikud.
• Roostevabast terasest mahutite ja torustike tootmine, kus on vaja täpseid ja tihedaid keevisõmblusi.
• Kunstiline metallitöö ja metallitöötlus, kus esteetilistel ja dekoratiivsetel eesmärkidel on vaja täpseid keevisõmblusi.

Täpsus ja mitmekülgsus

TIG-keevitus on oma täpsuse ja mitmekülgsuse tõttu laialdaselt kasutatav keevitusprotsess, mida kasutatakse paljudes nõudlikes rakendustes. See võimaldab kvaliteetseid ja vastupidavaid keevisõmblusi ning seda hindavad kogenud keevitajad erinevates tööstusharudes.