Zastosowanie laserów światłowodowych w produkcji samochodów okazało się ogromnym sukcesem i znalazły one zastosowanie w licznych zastosowaniach spawania i cięcia, w tym w białych nadwoziach, elementach zawieszenia, zespołach układu napędowego i nie tylko. Nie powinno to być zaskoczeniem. Lasery światłowodowe oferują kilka zalet w porównaniu z większością wcześniej stosowanych technologii (laserowych i nielaserowych).
Przemysł motoryzacyjny pozostaje jednak ważnym źródłem innowacji. Chociaż lasery światłowodowe dużej mocy są z powodzeniem stosowane w produkcji samochodów od jakiegoś czasu, najbardziej wyrafinowane procesy spawania wymagają obecnie czegoś więcej niż tylko mocy, aby wspierać elektryfikację i być lekkie. Chociaż istnieje wiele różnych zastosowań, większość z nich zwykle obejmuje:
Bardzo cienkie materiały lub materiały wrażliwe na dopływ ciepła
"Trudny"materiały do spawania, takie jak aluminium, miedź i stal o wysokiej wytrzymałości
Spawanie różnych materiałów
Aby wykonać te bardziej wymagające zadania, lasery muszą spełniać dwie podstawowe funkcje. Pierwszym z nich jest posiadanie wystarczającej mocy, aby utrzymać niezbędną produktywność. W przypadku grubszych części, do osiągnięcia wystarczającej głębokości penetracji wymagana jest również duża moc. Drugim jest możliwość precyzyjnego kontrolowania sposobu rozłożenia mocy lasera na powierzchni roboczej – zarówno przestrzennie, jak i czasowo.
Sterowanie mocą i precyzją
Coherent GROHE opracowało laser światłowodowy z regulowanym pierścieniem (ARM), zaprojektowany w celu zapewnienia mocy i dokładności sterowania. Aby to osiągnąć, ARM wykorzystuje podwójną wiązkę - wytwarza plamkę centralną otoczoną innym koncentrycznym pierścieniem laserowym. Moc pierścienia rdzenia może być niezależnie kontrolowana i pulsowana.
Seria laserów światłowodowych Coherent HighLight FL-ARM zapewnia całkowitą moc do 10 kW, co stanowi poziom mocy więcej niż wystarczający do wszystkich zastosowań o dużej przepustowości. W rzeczywistości większość precyzyjnych i wymagających produktów zwykle zużywa mniej niż połowę tego poziomu mocy. Dlatego lasery Coherent ARM są w stanie w razie potrzeby dostarczyć wystarczającą moc lasera, precyzyjnie skierowaną do pozycji spawania.
Spawanie miedzi jest przykładem tego, jak to działa. Niektórzy producenci do spawania miedzi zaczęli stosować zielone lasery, ponieważ są one łatwiej absorbowane przez miedź niż światło podczerwone laserów światłowodowych. Jednakże proces ten można przeprowadzić jedynie w temperaturze pokojowej. Po podgrzaniu miedź bardzo dobrze pochłania światło podczerwone, a gdy pojawi się dziurka od klucza, zdolność miedzi do pochłaniania światła czerwonego staje się silniejsza.
Dlatego też rozpoczynając spawanie miedzi laserem ARM, pierwszym krokiem jest podgrzanie materiału samym światłem pierścieniowym, aż do jego stopienia. Następnie środkowa belka o dużej mocy tworzy dziurkę od klucza. Jednakże podczas procesu spawania część mocy jest zatrzymywana w pierścieniu, ponieważ stabilizuje to dziurkę od klucza, co ogranicza odpryski i zapewnia stabilną spoinę. Kiedy wiązka dociera do końca spoiny, zasilanie pierścienia zostaje całkowicie wyłączone, a moc rdzenia spada płynnie, tworząc czysty, jednolity koniec.
Proces ten oferuje również podobne korzyści podczas spawania innych wymagających materiałów, takich jak aluminium i blacha ocynkowana. Co więcej, umożliwiaspawanie o wysokiej precyzjiz cienkich lub wrażliwych na ciepło materiałów.
Pwiększa kontrola
Niektórzy producenci laserów światłowodowych lubiąZgodnyARM wskazuje, że ich produkty umożliwiają dystrybucję 100% całkowitej mocy pomiędzy pierścieniami rdzenia, jakby to była zaleta.
Ale tak nie jest. Cała zaleta laserów ARM polega na tym, że dzieląc moc pomiędzy rdzeń i pierścień, dochodzące ciepło jest przekazywane do odpowiedniego przedmiotu obrabianego w sposób, który daje lepsze wyniki niż pojedyncza wiązka, jak w opisanym wcześniej przykładzie spawania miedzi. W przeciwnym razie dlaczego nie zastosować po prostu standardowego jednowiązkowego (i tańszego) lasera światłowodowego?
Mieli także obawy, że struktura ARM Coherent nie jest wystarczająco „elastyczna”.
Podczas produkcji systemu konieczne jest ustawienie liczby modułów zasilających pierścień rdzeniowy. Dlatego laser ARM o mocy 8 kW zbudowany z czterech modułów o mocy 2 kW można skonfigurować z trzema różnymi maksymalnymi stosunkami mocy rdzenia/pierścienia. Są to 6 kW/2 kW, 4 W/4 kW lub 2 kW/6 kW. Co więcej, maksymalnej mocy rdzenia/pierścienia nie można później zmienić i dlatego uważa się ją za „sztywną”.
Jednakże konfiguracja dowolnego lasera klienta opiera się na testach procesowych przeprowadzonych przed zakupem lasera. Określają one moc i stosunek mocy między rdzeniami wymagany do produkcji seryjnej. Co więcej, zapewnione jest wystarczająco duże okno procesowe, aby ułatwić adaptację do niestabilności produkcji (np. różnice w surowcach między partiami, błędy mocowania itp.).
