Использование волоконных лазеров в автомобильном производстве имело огромный успех, и они использовались во многих сферах сварки и резки, в том числе при кузовном ремонте, компонентах подвески, узлах трансмиссии и т. д. Это не должно вызывать удивления. Волоконные лазеры обладают рядом преимуществ по сравнению с большинством ранее использовавшихся технологий (лазерных и нелазерных).
Однако автомобильная промышленность остается важным источником инноваций. Хотя мощные волоконные лазеры уже некоторое время успешно используются в автомобильном производстве, самые сложные сварочные процессы сегодня требуют больше, чем просто мощность, чтобы обеспечить электрификацию и легкий вес. Хотя на самом деле существует множество различных приложений, большинство из них обычно включают в себя:
Очень тонкие материалы или материалы, чувствительные к тепловому воздействию.
"Трудный"материалы для сварки, такие как алюминий, медь и высокопрочные стали.
Сварка разнородных материалов
Для решения этих более сложных задач лазеры должны выполнять две основные функции. Во-первых, необходимо иметь достаточную мощность для поддержания необходимой производительности. В случае более толстых деталей также требуется высокая мощность для достижения достаточной глубины проникновения. Второе — это возможность точно контролировать распределение мощности лазера по рабочей поверхности — как в пространстве, так и во времени.
Мощность и точность управления
Компания Coherent GROHE разработала волоконный лазер с регулируемым кольцевым режимом (ARM), обеспечивающий мощность и точность управления. Для достижения этой цели ARM использует двухлучевой выход — он создает центральное пятно, окруженное другим концентрическим лазерным кольцом. Мощность основного кольца можно независимо контролировать и пульсировать.
Серия волоконных лазеров Coherent HighLight FL-ARM обеспечивает общую мощность до 10 кВт, уровень мощности, которого более чем достаточно для всех приложений с высокой пропускной способностью. Фактически, большинство высокоточных и требовательных продуктов обычно потребляют менее половины этого уровня мощности. Таким образом, лазеры Coherent ARM способны подавать достаточную мощность лазера, точно направленную на место сварки, когда это необходимо.
Сварка меди является примером того, как это работает. Некоторые производители обратились к зеленым лазерам для сварки меди, поскольку они легче поглощаются медью, чем инфракрасный свет волоконных лазеров. Однако этот процесс можно осуществить только при комнатной температуре. Когда медь нагревается, она очень хорошо поглощает инфракрасный свет, а когда появляется замочная скважина, способность меди поглощать красный свет становится сильнее.
Поэтому, начиная сваривать медь с помощью ARM-лазера, первым делом нужно нагреть материал только кольцевым светом, пока он не расплавится. Затем мощный центральный луч создает замочную скважину. Однако во время процесса сварки часть мощности удерживается в кольцевой балке, поскольку это стабилизирует замочную скважину, что уменьшает разбрызгивание и обеспечивает стабильный сварной шов. Когда луч достигает конца сварного шва, мощность кольца полностью отключается, а мощность ядра плавно снижается, создавая чистый и однородный конец.
Этот процесс также предлагает аналогичные преимущества при сварке других требовательных материалов, таких как алюминий и оцинкованный листовой металл. Более того, это позволяетвысокоточная сваркаиз тонких или термочувствительных материалов.
Pконтроль над землей
Некоторые производители волоконных лазеров, напримерПоследовательныйПредставители ARM отмечают, что их продукты позволяют распределять 100% общей мощности между кольцами сердечника, как будто это является преимуществом.
Но это не так. Все преимущество лазеров ARM заключается в том, что за счет разделения мощности между сердечником и кольцом поступающее тепло передается соответствующей заготовке таким образом, что дает лучшие результаты, чем один луч, как в примере со сваркой меди, описанном ранее. В противном случае, почему бы просто не использовать стандартный однолучевой (и более дешевый) волоконный лазер?
Они также были обеспокоены тем, что структура ARM Coherent не была достаточно «гибкой».
При изготовлении системы необходимо задать количество модулей, которые подаются в кольцо сердечника. Таким образом, ARM-лазер мощностью 8 кВт, построенный из четырех модулей мощностью 2 кВт, может быть сконфигурирован с тремя различными максимальными соотношениями мощности ядро/кольцо. Это 6 кВт/2 кВт, 4 Вт/4 кВт или 2 кВт/6 кВт. Более того, максимальная мощность ядра/кольца впоследствии не может быть изменена и поэтому считается «негибкой».
Однако конфигурация любого лазера заказчика определяется на основе технологических испытаний, проводимых до покупки лазера. Они определяют мощность и соотношение мощностей ядра к ядру, необходимые для массового производства. Кроме того, предоставляется достаточно большое технологическое окно для поддержки адаптации к нестабильности производства (например, изменения в сырье от партии к партии, ошибки фиксации и т. д.).
