מערכת ריתוך לייזר ומערכת ריתוך לייזר: טכנולוגיית הצטרפות יעילה ופתרונות ריתוך לייזר לתעשייה (ריתוך פאה)

טכנולוגיית הלייזר עשתה התקדמות ניכרת בעשורים האחרונים, ומאפשרת מגוון רחב של יישומים בתעשיות שונות. ריתוך בלייזר, בפרט, ביססה את מעמדה כאחת משיטות החיבור היעילות והמדויקות ביותר. מכונות ומערכות ריתוך בלייזר ממלאות תפקיד מכריע בייצור סחורות במגזרים כמו רכב, תעופה וחלל, אלקטרוניקה, טכנולוגיה רפואית ועוד רבים.

תפקוד וטכנולוגיה

מכונות ריתוך בלייזר משתמשות בקרני לייזר בעלות אנרגיה גבוהה כדי לחבר מתכות, פלסטיק או חומרים אחרים. התהליך מבוסס על ריכוז מדויק של אור לייזר, הממוקד בחלקים המיועדים לריתוך. תהליך זה יוצר צפיפות אנרגיה גבוהה במיוחד אשר מתיכה ומחברת את החומר.

מערכות ריתוך לייזר מודרניות מציעות סוגים שונים של לייזרים, כולל לייזרי סיבים, לייזרי CO₂ ולייזרי דיודה. לכל סוג יתרונות וחסרונות ספציפיים שיש לקחת בחשבון בהתאם ליישום. לייזרי סיבים, לדוגמה, ידועים באיכות הקרן הגבוהה שלהם וביעילות האנרגיה שלהם, בעוד שלייזרי CO₂ מציעים עומק חדירה גדול יותר.

יתרונות ריתוך בלייזר

1. דיוק ואיכות

מכונות ריתוך בלייזר מאפשרות ריתוכים מדויקים ביותר עם עיוות או דפורמציה מינימליים של חומר העבודה. התוצאה היא חיבורי ריתוך באיכות גבוהה.

2. מהירות ויעילות

תהליך הריתוך מהיר יותר לרוב בהשוואה לשיטות קונבנציונליות. מערכות לייזר אוטומטיות יכולות להאיץ את תהליך הייצור ולהגביר את היעילות.

3. רב-תכליתיות

ריתוך בלייזר יכול לחבר מגוון רחב של חומרים, כולל מתכות שונות, פלסטיק ואפילו חומרים מעורבים.

4. צריכת חומרים מינימלית

מכיוון שקרן הלייזר כה ממוקדת, רק כמות מוגבלת של חומר נמסה, מה שמפחית את צריכת החומר.

5. ללא תוספים

בניגוד לתהליכי ריתוך קונבנציונליים מסוימים, ריתוך בלייזר בדרך כלל אינו דורש חומרי מילוי נוספים, מה שממזער עלויות ועיבוד שלאחר העיבוד.

יישומים תעשייתיים

1. ענף הרכב

מכונות ריתוך לייזר משמשות בייצור רכב לייצור חלקי גוף, מסגרות מושבים, מערכות פליטה ועוד. הריתוכים הדיוקיים תורמים לבטיחות ואורך החיים של כלי הרכב.

2. תעופה וחלל

בתעשיית התעופה והחלל, משקל הרכיבים הוא בעל חשיבות מכרעת. מכונות ריתוך בלייזר מציעות חיבורים קלים אך חזקים לאלמנטים מבניים של מטוסים וחלליות.

3. תעשיית האלקטרוניקה

מזעור של רכיבים אלקטרוניים דורש טכניקות חיבור מדויקות ואמינות. מערכות ריתוך בלייזר מאפשרות ייצור חיבורים זעירים ברכיבים אלקטרוניים.

4. טכנולוגיה רפואית

בטכנולוגיה הרפואית, מכונות ריתוך בלייזר משמשות לייצור שתלים, מכשירים רפואיים ומכשירים בהם היגיינה ודיוק הם בעלי חשיבות עליונה.

חדשות והתפתחויות עדכניות

1. ייצור תוספי (הדפסה תלת-ממדית) וריתוך לייזר

שילוב טכנולוגיות ריתוך לייזר בתהליך ההדפסה התלת-ממדית פתח אפשרויות חדשות. זה מאפשר ייצור של רכיבים מורכבים עם חיבורים מרותכים בעלי חוזק גבוה.

2. רובוטיקה שיתופית

אוטומציה ורובוטיקה: התקדמות ברובוטיקה הובילה למערכות ריתוך לייזר שיתופיות שבהן רובוטים ועובדים אנושיים יכולים לעבוד יחד בבטחה. גמישות זו מאפשרת ייצור יעיל יותר והופכת את המערכות למתאימות לשימוש בעסקים קטנים ובינוניים.

3. לייזרי סיבים בעלי עוצמה גבוהה יותר

פיתוח לייזרי סיבים בעלי עוצמה גבוהה יותר הגביר עוד יותר את מהירויות הריתוך ואפשר עיבוד של חומרים עבים יותר.

4. בקרת איכות מוטבעת

מערכות ריתוך לייזר מודרניות מצוידות לרוב בבקרות איכות מובנות המנטרות את הריתוכים בזמן אמת ויכולות לזהות פגמים אפשריים, ובכך משפרות את איכות הייצור.

5. חומרים חדשניים

התקדמות במדע ובטכנולוגיה של החומרים אפשרה פיתוח של חומרים חדשים המותאמים במיוחד לתהליכי חיבור מסוימים. חומרים אלה מציעים חוזק, גמישות ועמידות משופרים בפני השפעות סביבתיות.

6. בנייה קלת משקל ובנייה היברידית

מבנים קלים חשובים בתעשיות רבות להפחתת משקל המוצר ולשיפור יעילות האנרגיה. תהליכים היברידיים, המשלבים טכניקות חיבור שונות, מציעים אפשרויות מגוונות לקונספטים חדשניים של בנייה קלת משקל.

הַשׁקָפָה

מכונות ומערכות ריתוך בלייזר חוללו מהפכה בטכנולוגיית החיבור, והציעו מגוון רחב של יתרונות מבחינת דיוק, מהירות, גמישות ואיכות. עם מחקר וחדשנות מתמשכים, טכנולוגיות אלו צפויות להתפתח עוד יותר, לכבוש תעשיות נוספות ולשפר את הייצור התעשייתי.

טכנולוגיית החיבור ממלאת תפקיד מכריע בתעשיית הייצור המודרנית, וריתוך וחיתוך הם שניים מהתהליכים החשובים ביותר בתחום זה. הדיוק והאיכות של טכניקות אלו חיוניים לייצור מוצרים איכותיים בתעשיות שונות כגון רכב, תעופה וחלל, בניית ספינות, הנדסת מכונות ועוד רבות אחרות. בטקסט זה נבחן את טכנולוגיות הריתוך והחיתוך ביתר פירוט, תוך הדגשת חשיבותן וההתפתחויות הנוכחיות שלהן.

ריתוך: יצירת קשרים עמידים

חשיבות הריתוך

ריתוך הוא תהליך שבו שני חלקי עבודה או יותר מחוברים יחד לצמיתות באמצעות תפר ריתוך. זוהי אחת מטכניקות החיבור העתיקות ביותר והתפתחה במידה ניכרת עם הזמן. ריתוך משמש במגוון רחב של תעשיות לייצור מבנים ורכיבים מורכבים שחייבים לעמוד בעומסים גבוהים.

תהליכי ריתוך ומאפייניהם

• ריתוך קשת: ריתוך קשת הוא אחד מתהליכי הריתוך הנפוצים ביותר. קשת חשמלית נוצרת בין אלקטרודה לחומר עבודה, מה שממיס את החומר ויוצר חיבור. ישנן תת-קטגוריות שונות כגון ריתוך בגז פעיל מתכתי (MAG) וריתוך בגז אינרטי טונגסטן (TIG).
• ריתוך בלייזר: ריתוך בלייזר ידוע בדיוקו ואיכותו יוצאי הדופן. הוא משתמש בקרני לייזר בעלות אנרגיה גבוהה כדי לחבר חומרים יחד. האזור הקטן המושפע מחום ממזער עיוות ומאפשר את השימוש בו על חומרי עבודה עדינים.
• ריתוך בקרן אלקטרונים: בריתוך בקרן אלקטרונים, קרן אלקטרונים ממוקדת מופנית אל חומר העבודה, מותכת ומרתכת את החומר. תהליך זה משמש לחומרים בעלי צפיפות גבוהה ובוואקום.

חיתוך: עיצוב מדויק לייצור יעיל

החשיבות של חיתוך

חיתוך הוא שלב חיוני בייצור, והוא מביא חומרי גלם לצורה ולגודל הרצויים. חיתוכים מדויקים הם קריטיים לייצור חלקים ורכיבים בעלי סבולות צפופות.

טכנולוגיות חיתוך ותכונותיהן

• חיתוך באמצעות קרן לייזר: חיתוך באמצעות קרן לייזר ידוע בדיוקו ובמהירותו הגבוהים. קרן לייזר בעלת אנרגיה גבוהה מופנית אל החומר, וגורמת לו להתמוסס או להתאדות. זה מאפשר חיתוך של חומרים דקים ועבים בדיוק רב.
• חיתוך בפלזמה: חיתוך בפלזמה משמש בעיקר לחיתוך מתכות. סילון פלזמה, הנוצר על ידי גז מיונן, ממיס את החומר, ובכך מאפשר חיתוך של יריעות עבות יותר.
• חיתוך במים: חיתוך במים משתמש בסילון מים דק מעורבב עם חלקיקים שוחקים לחיתוך חומרים. שיטה זו אידיאלית לחומרים רכים או כאלה שעלולים להינזק מטמפרטורות גבוהות.

חדשות והתפתחויות עדכניות

תעשייה 4.0 ואוטומציה

טכנולוגיית האיחוד נהנתה מהתקדמות באוטומציה ובתעשייה 4.0. מערכות ריתוך וחיתוך מבוססות רובוטים נמצאות בשימוש הולך וגובר כדי להגביר את הפרודוקטיביות ולהפוך תהליכי ייצור ליעילים יותר.

בינה מלאכותית ולמידה מכונה

שילוב בינה מלאכותית במערכות ריתוך וחיתוך מאפשר בקרת תהליכים משופרת וזיהוי שגיאות. הטכנולוגיה יכולה להתאים פרמטרים באופן אוטומטי כדי להשיג תוצאות אופטימליות ולמזער גרוטאות.

חידושים חומריים

התקדמות במדע ובטכנולוגיה של החומרים הובילה לפיתוח חומרים חדשים המותאמים במיוחד לריתוך וחיתוך. חומרים אלה מציעים חוזק משופר, עמידות בפני קורוזיה ותכונות אחרות החשובות ליישומים ספציפיים.

מערכות היברידיות

השילוב של טכנולוגיות חיבור וחיתוך שונות מאפשר למנף את היתרונות של תהליכים מרובים ולעמוד בדרישות ספציפיות. מערכות ריתוך וחיתוך היברידיות נמצאות בשימוש הולך וגובר בתעשייה.

שני עמודי התווך של טכנולוגיית החיבור

ריתוך וחיתוך הם שני עמודי תווך חיוניים בטכנולוגיית החיבור וממלאים תפקיד מכריע בתעשיית הייצור המודרנית. הדיוק והאיכות של תהליכים אלה הכרחיים לייצור מוצרים באיכות גבוהה. באמצעות מחקר וחדשנות מתמשכים, טכנולוגיות הריתוך והחיתוך צפויות להשתפר עוד יותר כדי לעמוד בדרישות הגוברות של התעשייה ולפתוח אפשרויות ייצור חדשות.

טכנולוגיית חיבור היא תחום חשוב בייצור ועוסק בחיבור חלקי עבודה לייצור מוצרים מוגמרים. שיטות שונות משמשות לחיבור חלקי העבודה לצמיתות או באופן זמני, בהתאם לדרישות היישום הספציפי. האיכות והאמינות של טכנולוגיית החיבור הן קריטיות לביצועים ולפונקציונליות של המוצר הסופי. בטקסט זה, נבחן את יסודות טכנולוגיית החיבור ונספק כמה דוגמאות לתהליכי חיבור שונים.

סוגי טכנולוגיית חיבור

ישנם מגוון תהליכי חיבור שניתן לבחור בהתאם לחומרים, ליישומים ולדרישות הספציפיות. הנה כמה מסוגי טכניקות החיבור הנפוצים ביותר:

• ריתוך: ריתוך הוא אחד מתהליכי החיבור העתיקים והנפוצים ביותר. הוא כולל טכניקות שונות כגון ריתוך בקשת, ריתוך בלייזר, ריתוך בקרן אלקטרונים ועוד. בריתוך, חלקי עבודה מחוברים יחד לצמיתות באמצעות תפר ריתוך, כאשר החומר מותך בחיבור.
• הלחמה: הלחמה היא תהליך שבו מורחים חומר הלחמה על חלקי העבודה המיועדים לחבר. כאשר מחממים אותו, הלחמה נמסה ומחברת את חלקי העבודה. בניגוד לריתוך, הלחמה אינה מתיכה את חומר הבסיס.
• הדבקה: בהדבקה, חלקי העבודה מחוברים יחד באמצעות שכבת דבק. הדבקה מתאימה במיוחד לחומרים שקשה לרתך או רגישים לטמפרטורות גבוהות.
• מסמרות: במסמרות, מסמרות או פינים מוחדרים דרך חלקי העבודה שיש לחבר ולאחר מכן מעוותים או מרותכים בקצוות. זה יוצר חיבור קבוע.
• חיבורים מכניים: חיבורים מכניים כוללים טכניקות כגון הברגה, הידוק או התאמת חיבורים. שיטות אלו אינן דורשות שינויים קבועים בחומר ומאפשרות פירוק לא הרסני.

דוגמאות ליישום טכנולוגיית חיבור

• תעשיית הרכב: טכנולוגיית החיבור ממלאת תפקיד מרכזי בייצור כלי רכב. ריתוך משמש להרכבת מרכבים, בעוד שהדבקה משמשת בזיגוג רכבים או עם חומרים מרוכבים.
• תעופה וחלל: בתעשיית התעופה והחלל נדרשים חיבורים בעלי חוזק גבוה ואמינים. ריתוך והדבקה משמשים כאן עבור חלקים מבניים, מנועים ורכיבי מטוסים.
• תעשיית האלקטרוניקה: תהליכי הלחמה משמשים בתעשיית האלקטרוניקה לייצור מעגלים מודפסים ורכיבים אלקטרוניים. הדבקה משמשת בהרכבת צגים, מסכי מגע ומארזים.
• טכנולוגיה רפואית: בטכנולוגיה רפואית, דבקים ותהליכי ריתוך משמשים לייצור מכשירים רפואיים, שתלים ותותבות. חיבורים מדויקים ואמינים הם בעלי חשיבות עליונה בתחום זה.
• בניית ספינות: בבניית ספינות, טכניקות ריתוך משמשות לייצור גופי ספינות ורכיבים, בעוד שבאופן מסורתי נעשה שימוש במסמרות לחיבור לוחות ויריעות.

 

חברת ALPHA LASER, ספקית מובילה של פתרונות ריתוך בלייזר, תציג את מערכת ריתוך הלייזר העדכנית ביותר שלה בהספק 1200 וואט ביריד הריתוך והחיתוך באסן (11-15 בספטמבר 2023). מערכת זו תוכננה במיוחד לריתוך רכיבים גדולים ועדינים שבהם שיטות ריתוך קונבנציונליות מגיעות לקצה גבול היכולת שלהן. המערכות בעלות הביצועים הגבוהים מאפשרות משימות ריתוך שהיו אפשריות בעבר רק בריתוך TIG ו-MIG, אך עם היתרונות של ריתוך בלייזר.

יתרונות מערכת ריתוך הלייזר ALPHA LASER 1200 W

• בשל צריכת החום הנמוכה של החומר, חימום מוקדם אינו נחוץ עוד, מה שחוסך זמן ועלויות.
• מינימום עיוות וסדקים, המאפשרים לרתך מתכות קריטיות ורגישות ללא סדקים.
• ריתוך גמיש: המערכות מאפשרות ריתוך בפולסים וריתוך רציף בהתאם ליישום.

תחומי יישום של מערכות ריתוך לייזר 1200 וואט

מערכות ריתוך הלייזר העוצמתיות של 1200 וואט אידיאליות עבור יישומים שונים, כולל:

• תיקון פיר
• ריתוך קשיח עם חוט ואבקה
• תיקוני יציקות בתחנות כוח הידרואלקטריות
• ריתוך של רכיבים גדולים ורגישים בהם ריתוך TIG בעייתי.
• מערכות אלו יכולות להמיס חוטים בקוטר של 1.6 מ"מ.

אפשרויות הרחבה ואוטומציה

מערכות ALPHA LASER 1200 W מציעות אפשרויות הרחבה רבות, כגון צירים סיבוביים, צירים סיבוביים עמידים ועדשות בעלות הטיה-סיבוב למיקום מהיר של קרן לייזר. תוכנת Mabotic עם ערכת סורק מאפשרת סריקה, תכנות וריתוך של גיאומטריות מורכבות של רכיבים, מה שמאפשר אוטומציה של משימות ריתוך.

מערכות חדשניות

הצגת מערכות ריתוך הלייזר ALPHA LASER 1200 W בעלות הביצועים הגבוהים מסמנת צעד משמעותי קדימה בטכנולוגיית ריתוך לרכיבים עדינים. מערכות חדשניות אלו מאפשרות ביצוע משימות ריתוך תובעניות בצורה מדויקת ויעילה, תוך הימנעות מהחסרונות של תהליכי ריתוך קונבנציונליים.

למידע נוסף על מערכות ריתוך לייזר ALPHA LASER ואפשרויות היישום שלהן, בקרו בביתן שלנו 5C10 או באתר www.alphalaser.eu

 

מקור: הודעה לעיתונות מיום 31 ביולי 2023

ריתוך TIG (ריתוך בגז אינרטי טונגסטן) הוא תהליך ריתוך בקשת המשתמש באלקטרודת טונגסטן שאינה מתכלה ליצירת הריתוך. הוא מסווג כתהליך ריתוך מוגן גז מכיוון שגז אינרטי, בדרך כלל ארגון או הליום, משמש במהלך תהליך הריתוך כדי להגן על המתכת המותכת מפני תגובה עם חמצן וחנקן באוויר.

תהליך ריתוך TIG

• הכנה: תחילה מנוקים את חלקי העבודה המיועדים לריתוך וממוקמים במדויק. תפר הריתוך ומיקום האלקטרודה נקבעים בקפידה.
• התקנת מכונת הריתוך: מכונת הריתוך מוגדרת בהתאם לדרישות. זרם הריתוך, קצב זרימת הגז ופרמטרים נוספים מותאמים.
• אלקטרודת טונגסטן וגז: אלקטרודת הטונגסטן שאינה מתכלה מוכנסת לאקדח הריתוך. הגז האינרטי מסופק כדי להגן על אזור הריתוך מפני חמצון וזיהומים.
• תהליך הריתוך: הרתך מתחיל את הקשת על ידי קירוב אלקטרודת הטונגסטן לחומר העבודה ולאחר מכן הסרתה. נוצרת הקשת והחומר מותך.
• חומר מילוי: אם נדרש חומר ריתוך נוסף, הוא מוכנס ידנית לאזור הריתוך. ניתן לשלוט במדויק בהוספת חומר המילוי ואינה הכרחית במקרים מסוימים, בהתאם למשימת הריתוך.
• ריתוך: אלקטרודת הטונגסטן ובריכת הריתוך יוצרים את הריתוך. איכות הריתוך תלויה במהירות הריתוך, בזרם הריתוך ובדיוק הרתך.

מאפייני ריתוך TIG

• ריתוך TIG מאפשר תפרי ריתוך מדויקים ונקיים במיוחד.
• מכיוון שאלקטרודת הטונגסטן אינה נמסה, היא אינה משולבת בריתוך ואינה תורמת לחומר הריתוך.
• השימוש בגז אינרטי כמגן יוצר אזור ריתוך נקי עם סיכון מינימלי לזיהום.
• ניתן להשתמש בתהליך על מתכות שונות כגון אלומיניום, נירוסטה, נחושת וניקל.
• בשל דרישות הדיוק והבקרה, ריתוך TIG דורש רמה מסוימת של ניסיון ומיומנות מהרתך.

יישומים של ריתוך TIG

ריתוך TIG משמש בתעשיות רבות, במיוחד במקומות בהם נדרשת איכות ריתוך גבוהה. דוגמאות ליישומים כוללות:

• ייצור חלקי מטוסים וחלליות במקומות בהם נדרשים ריתוכים בעלי חוזק גבוה ואמינים.
• תעשיות המזון והתרופות, שבהן ריתוכים נקיים ולא מזוהמים חיוניים להיגיינה ובטיחות.
• ייצור מיכלי נירוסטה וצנרת במקומות בהם נדרשים ריתוכים מדויקים והדוקים.
• עבודות מתכת אמנותיות ועיבוד מתכת, שבהן נדרשים ריתוכים מדויקים למטרות אסתטיות ודקורטיביות.

דיוק ורבגוניות

ריתוך TIG הוא תהליך ריתוך נפוץ בשל דיוקו ורבגוניותו, המשמש ביישומים תובעניים רבים. הוא מאפשר ריתוכים איכותיים ועמידים ומוערך על ידי רתכים מנוסים בתעשיות שונות.