Лазерные сварочные аппараты, благодаря своим преимуществам в эффективности и точности сварки, постепенно стали незаменимыми инструментами в промышленном производстве. Однако, как и любая технология, каждая имеет свои недостатки. Несмотря на высокую эффективность и качество сварки, лазерные сварочные аппараты имеют и определённые ограничения. Давайте рассмотрим преимущества и недостатки лазерных сварочных аппаратов.
1. Что такое лазерный сварочный аппарат?
Лазерный сварочный аппарат — это сварочное устройство, использующее высокоэнергетический лазерный луч для обработки материалов. Фокусируя лазер для нагрева материала и формирования расплавленной ванны, лазерная сварка обладает такими преимуществами, как высокая скорость сварки, минимальная зона термического влияния, низкая деформация и высокая точность. Он особенно подходит для сварки тонкостенных материалов и прецизионных деталей.
Стандартные аппараты для волоконной лазерной сварки применимы для широкого спектра материалов, включая углеродистую, нержавеющую и легированную сталь, титан, никель, медь, алюминий и их сплавы. Они также подходят для сварки различных металлов, в том числе разнородных.
2. Классификация лазерных сварочных аппаратов
2.1 По уровню автоматизации
Лазерные сварочные аппараты можно разделить на ручные, автоматические, аппараты для ремонта пресс-форм и гальванометрические лазерные сварочные аппараты.
Ручной лазерный сварочный аппарат
Благодаря высокой эксплуатационной гибкости, ручной лазерный сварочный аппарат подходит для сварки крупных компонентов, нестандартной мелкосерийной сварки металлов, соединений из нержавеющей стали, а также для различных ремонтных работ на месте или мелкосерийного производства.
К типичным областям применения относится сварка трубопроводов и другие ситуации, требующие гибкости в работе.
Лазерный сварочный аппарат для ремонта пресс-форм
Лазерная сварочная установка для пресс-форм обеспечивает глубокое проплавление, прочное соединение и полное расплавление зоны сварки, гарантируя отсутствие пористости или усадочных полостей, а также гладкие и аккуратные ремонтные швы.
Хорошо подходит для ремонта и восстановления поврежденных форм и различных металлических изделий.
Автоматический лазерный сварочный аппарат
Например, лазерные сварочные аппараты портального типа обеспечивают высокую степень свободы перемещения, позволяя выполнять сварку по сложной трёхмерной траектории. Автоматическая лазерная сварка широко применяется для деталей сложной геометрии, таких как пресс-формы и корпуса.
Кроме того, автоматические лазерные сварочные аппараты могут быть интегрированы с роботизированными манипуляторами для достижения еще более сложных траекторий движения, что значительно повышает стабильность сварки.
Гальванометрический лазерный сварочный аппарат
Основная технология заключается в высокоскоростном сканирующем гальванометре, который обеспечивает сверхбыстрое перемещение лазерного луча благодаря быстрому отклонению внутренних зеркал. Этот тип оборудования отличается высокой эффективностью, плотностью размещения, гибкостью, автоматизацией и интеграцией.
Гальванометрический лазерный сварочный аппарат широко используется в автоматизированных производственных линиях и идеально подходит для быстрой, точной и полностью автоматизированной сварки плоских поверхностей или неглубоких трехмерных деталей, например, для сварки литиевых батарей. Поскольку гальванометрическая сварка не требует использования соосных сопел, она обеспечивает истинно бесконтактную сварку, позволяя лазеру проникать непосредственно в чрезвычайно тонкие зазоры.
2.2 По методу охлаждения
Лазерные сварочные аппараты также можно разделить на аппараты с водяным и воздушным охлаждением, каждый из которых подходит для различных сфер применения:
Лазерный сварочный аппарат с водяным охлаждением
Водяное охлаждение, как более ранний и широко используемый метод охлаждения, применяется в основном для сварки высокой мощности. Благодаря превосходному теплоотводу оно обеспечивает стабильную работу в течение длительной непрерывной работы на высокой мощности.
Обычно он используется при сварке толстых листов, сварке крупных конструкционных компонентов, а также в промышленных приложениях, требующих высокой прочности и надежности.
Аппарат лазерной сварки с воздушным охлаждением
Являясь усовершенствованной версией моделей с водяным охлаждением, этот тип объединяет в себе новейшее поколение непрерывных лазерных источников с воздушным охлаждением и квазинепрерывных лазерных источников.
В отличие от систем с водяным охлаждением, она исключает необходимость во внешнем чиллере, что приводит к уменьшению размеров, веса и портативности конструкции. Лазерные сварочные аппараты с воздушным охлаждением особенно подходят для работы в условиях низких температур, позволяя избежать рисков, связанных с замерзанием и поломками.
Благодаря своей мобильности они идеально подходят для использования в различных цехах или для мобильного применения в полевых условиях, например, при ремонтных работах, строительстве на открытом воздухе и в производственных условиях, требующих высокой гибкости.
Лазерный сварочный аппарат QCW
Аппарат для лазерной сварки QCW ( квазинепрерывного лазерного излучения) широко применяется в отраслях, требующих исключительно высокого качества сварки, например, в производстве медицинских изделий. Сварка QCW позволяет получать тонкие швы с минимальным количеством видимых следов, сохраняя естественный металлический блеск и создавая гладкий, изысканный внешний вид.
Эта технология не только отвечает строгим требованиям медицинской промышленности к точности и неразрушающей сварке, но и применима в электронике, точных приборах и высококачественных потребительских товарах, где эстетика и стабильность сварных швов имеют решающее значение.
3. Преимущества лазерных сварочных аппаратов
По сравнению с традиционными методами, лазерные сварочные аппараты превосходят традиционные методы по качеству, скорости, точности и стабильности, что делает их идеальными для применений, требующих высокой точности и надежности. Преимущества лазерных сварочных аппаратов:
3.1 Высокое качество сварки
Лазерные сварочные аппараты обеспечивают гладкие, эстетичные швы с превосходным качеством сварки. Ручные сварочные головки доступны в двух типах: однополюсные и двухполюсные.
-
Одноповоротная головка поддерживает только прямолинейную сварку, что делает её подходящей для сварки тонких листов. Она может сваривать пластины толщиной всего 0.5 мм, но производительность снижается при сварке более толстых пластин, где может происходить неполное проплавление.
-
Двухповоротная головка использует метод сканирования широким швом и позволяет сваривать листы толщиной всего 0.3 мм. Во время сварки энергия лазера распределяется по узкой дуге, эффективно «перемешивая» энергию внутри шва. Это минимизирует пористость и значительно повышает плотность и стабильность сварного шва.
Сварка одним маятником против сварки двумя маятниками
Одномаятниковая и двухмаятниковая сварка являются широко используемыми методами сварки. Оба являются передовыми формами среди других...
июнь
3.2 Высокая скорость и эффективность сварки
По сравнению с традиционными методами сварки, лазерная сварка быстрее. Типичные скорости сварки варьируются от 0.1 до 5 м/мин. Например, при сварке листов нержавеющей стали или алюминия толщиной 0.5–3 мм волоконный лазерный сварочный аппарат может работать со скоростью в несколько сотен сантиметров в минуту. Более того, аппараты большей мощности (1500 Вт, 2000 Вт, 3000 Вт и выше) могут достигать ещё большей скорости, поскольку увеличение мощности напрямую повышает эффективность сварки.
3.3 Высокая точность сварки
Лазерный луч можно точно сфокусировать на небольшой площади, что позволяет сваривать миниатюрные, близко расположенные компоненты с шириной шва всего 0.2–1 мм. Также возможна интеграция современных ПЗС-систем для мониторинга процесса сварки в режиме реального времени, что повышает управляемость и обеспечивает точность в узких пространствах или со сложной геометрией соединений.
Точность также достигается за счет точного управления: лазерные сварочные аппараты позволяют точно регулировать мощность и глубину проплавления, что делает их идеальными для тонких материалов и микросварки.
3.4 Минимальная деформация
Лазерная сварка минимизирует тепловложение до минимально необходимого уровня, что обеспечивает малую зону термического влияния и незначительную деформацию, вызванную теплопроводностью. Концентрация энергии обеспечивает гладкие сварные швы без брызг и с минимальными деформациями.
Это значительно сокращает или даже устраняет необходимость в трудоемких этапах последующей обработки, таких как шлифовка и правка, сокращая производственные циклы.
Для тонких листов (0.5–2 мм) лазерная сварка позволяет получать швы без деформаций.
При использовании инертного защитного газа сварные швы из нержавеющей стали не подвержены изменению цвета, что часто заменяет традиционную сварку TIG.
Поскольку инертные газы могут быть дорогостоящими, компания HANTENCNC также разработала компактный генератор азота, который можно использовать в паре с лазерными сварочными аппаратами, что обеспечивает как удобство, так и экономию средств.
3.5 Низкий технический порог
Современные лазерные сварочные аппараты, отличающиеся всё более удобными в использовании конструкциями, просты в эксплуатации. В отличие от сварки TIG и других традиционных методов, для них не требуется квалифицированный сварщик.
Затраты на обучение минимальны — операторы могут быстро освоить систему, используя лишь простые инструкции или видеоуроки. Это значительно снижает порог входа для пользователей.
3.6 Простая автоматизация, подходит для массового производства
Лазерные сварочные аппараты не только совместимы с автоматикой, но и уже стали стандартной технологией для крупномасштабного автоматизированного производства во многих высокотехнологичных отраслях промышленности.
Сочетая в себе скорость, точность, качество и автоматизацию, они представляют собой мощный инструмент для достижения эффективного, интеллектуального и гибкого производства.
Для предприятий, нацеленных на крупномасштабное, высококачественное и стабильное производство, инвестирование в автоматизированную систему лазерной сварки станет разумным выбором.
4. Недостатки лазерных сварочных аппаратов
4.1 Ограниченная толщина сварки – подходит в основном для тонких пластин
Максимальная свариваемая толщина зависит от мощности аппарата:
-
Лазерный сварочный аппарат мощностью 1500 Вт : сварка стальных пластин толщиной до 4.5 мм.
-
Лазерный сварочный аппарат мощностью 3000 Вт : сварка стальных пластин толщиной до 8 мм.
-
Лазерный сварочный аппарат мощностью 6000 Вт : максимальная глубина проплавления составляет около 12 мм в углеродистой стали. При большей толщине эффективная сварка становится затруднительной.
4.2 Ограниченная совместимость материалов
Традиционные аппараты для волоконной лазерной сварки плохо справляются с материалами с высокой отражающей способностью, такими как медь. Принудительное выполнение процесса может привести к отражению лазерного луча обратно в сварочную головку, что может привести к её повреждению.
Для сварки латуни мы рекомендуем использовать синий лазер или двухволновую комбинированную систему, сочетающую инфракрасный и синий лазеры. В этой системе инфракрасный лазер обеспечивает предварительный нагрев, а синий лазер — проплавление, при этом оба луча излучаются одновременно.
Эта двухволновая технология эффективно преодолевает низкий уровень поглощения высокоотражающих материалов, значительно улучшая поглощение энергии латунью, медью и оцинкованной сталью. Она обеспечивает стабильное качество сварки и отличную проводимость. Благодаря этим преимуществам, аппараты для лазерной сварки композитных материалов широко используются в таких областях, как прецизионная сварка, например, для изготовления клемм двигателей электромобилей, выводов аккумуляторных батарей, компонентов связи 5G и высокотехнологичной электроники, где электропроводность и надежность сварки имеют решающее значение.
4.3 Ограниченная непрерывная работа с портативными моделями
Ручная лазерная сварка требует от оператора постоянного удержания сварочной головки. Длительная работа может привести к усталости и сделать этот метод непригодным для сварки крупногабаритных или нестандартных деталей, что ограничивает область его применения.
4.4 Более высокая стоимость
По сравнению со сваркой MIG, лазерные сварочные аппараты могут стоить в десять раз дороже, а то и дороже. Для малых и средних предприятий первоначальные инвестиции могут оказаться серьёзным бременем.
4.5 Размер и вес
Для обеспечения долгосрочной стабильности большинство аппаратов лазерной сварки оснащены охладителями, что делает оборудование относительно громоздким и тяжёлым. Это снижает мобильность и ограничивает возможности использования в условиях ограниченного пространства.
Хотя новые модели с воздушным охлаждением меньше и легче, их мощность в настоящее время ограничена примерно 2000 Вт, и они могут работать только в условиях температуры от 0 до 40 °C, требуя предварительного нагрева в более холодных условиях.
4.6 Сложность системы и более высокие общие затраты
Лазерная сварка — это не просто один аппарат, это целостная система. Для достижения таких преимуществ, как точность, качество и автоматизация, часто требуется дополнительное, высокопроизводительное вспомогательное оборудование, такое как компрессоры, генераторы азота и механизмы подачи проволоки.
Это увеличивает как первоначальные инвестиции, так и текущие расходы на техническое обслуживание, делая систему значительно более сложной по сравнению с традиционными методами сварки.
5. Применение лазерных сварочных аппаратов
Лазерная сварка широко применяется в таких точных отраслях промышленности, как автомобилестроение, аэрокосмическая промышленность, электроника, производство медицинских приборов, ювелирных изделий, пресс-форм и биомедицинская инженерия.
5.1 Производство автомобилей
Лазерные сварочные аппараты широко используются в автомобильном производстве, включая сварку необработанных кузовов и сборку компонентов. Внедрение лазерной сварки позволяет автопроизводителям значительно повысить точность сварки и эффективность производства.
5.2 Аэрокосмическая промышленность
В аэрокосмической отрасли лазерная сварка используется для производства высокоточных компонентов и конструктивных деталей. Например, при производстве шасси самолётов лазерная сварка применяется для повышения устойчивости и безопасности.
Такие критически важные компоненты, как секции фюзеляжа и детали двигателя, требуют исключительной прочности, лёгкости и надёжности. Лазерная сварка позволяет создавать лёгкие и высокопрочные соединения, соответствующие строгим стандартам аэрокосмической техники.
5.3 Электронная промышленность
Лазерная сварка играет важнейшую роль в сборке электронных изделий, включая материнские платы и соединения компонентов смартфонов, компьютеров и планшетов. Она обеспечивает высокоточную сварку в микроскопических областях, минимизируя термические повреждения. Это значительно повышает качество, стабильность и долговечность электронных устройств.
5.4 Медицинское оборудование
Для медицинских инструментов и имплантатов требуется чрезвычайно высокая точность сварки и соблюдение гигиенических стандартов. Лазерная сварка обеспечивает стерильные, высокоточные соединения, соответствующие строгим нормативным требованиям медицинской отрасли. Для таких применений обычно выбирают лазеры квазинепрерывного излучения (QCW) .
5.5 Ювелирная промышленность
Лазерная сварка позволяет производить точную сварку ювелирных изделий, создавая чистые, эстетически приятные соединения, не влияя на общий внешний вид изделия.
5.6 Ремонт пресс-форм и сварка
Пресс-формы играют важнейшую роль в промышленном производстве, напрямую влияя на эффективность и качество продукции. Традиционные методы ремонта, такие как сварка TIG или электроэрозионная наплавка, часто приводят к образованию больших зон термического влияния, деформации и недостаточной точности.
Лазерные сварочные аппараты для пресс-форм благодаря высокой плотности энергии, низкому тепловложению и точному управлению являются идеальным решением для ремонта и укрепления пресс-форм. Они широко используются для устранения износа, трещин и сколов кромок, продлевая срок службы пресс-форм и сокращая время простоя.
5.7 Ремонт литиевых аккумуляторов сваркой
В процессе эксплуатации литиевые аккумуляторы могут сломаться, повредиться корпус или сварные соединения, что может привести к снижению производительности или даже к утилизации. Традиционные методы ремонта, такие как точечная сварка, часто не дают удовлетворительных результатов.
Лазерная сварка, благодаря высокой точности, низкому тепловложению и бесконтактной обработке, является идеальным решением для ремонта литиевых аккумуляторов. Она эффективно восстанавливает поврежденные соединения, сохраняя при этом производительность и безопасность аккумулятора.
6. Лазерные сварочные аппараты против традиционных методов сварки
Сварка — неотъемлемый процесс в металлообработке. К традиционным методам сварки относятся сварка MIG, сварка TIG, дуговая сварка в защитных газах (SMAW) и дуговая сварка под флюсом (SAW). Эти методы хорошо зарекомендовали себя и широко применяются, но по сравнению с современной лазерной сваркой они имеют существенные отличия.
MIG Welding (сварка металлов в инертном газе)
Требования: Использует непрерывную подачу проволочного электрода и защиту инертным газом. Обеспечивает высокую скорость сварки и подходит для тонких и средних листов.
Ограничения: Высокий уровень тепловложения, склонность к разбрызгиванию и сварочным деформациям.
Сравнение с лазерной сваркой: Лазерная сварка обеспечивает меньшее тепловложение, более узкие сварные швы и лучше подходит для случаев, где внешний вид и точность имеют решающее значение.
6.2 Сварка TIG (сварка вольфрамовым электродом в среде инертного газа)
Требования: Использует неплавящийся вольфрамовый электрод с защитным газом аргона, что обеспечивает высокое качество и эстетичный вид сварных швов.
Ограничения: Более низкая скорость сварки, сильная зависимость от навыков оператора, относительно низкая эффективность.
Сравнение с лазерной сваркой: Хотя оба метода обеспечивают высокое качество сварных швов, лазерная сварка обеспечивает гораздо более высокую скорость и ее легче автоматизировать.
6.3 Дуговая сварка в среде защитных металлов (SMAW)
Требования: Простое оборудование, универсальное и один из наиболее распространенных процессов сварки.
Ограничения: Низкая эффективность, сварные швы склонны к дефектам, часто требуется шлифовка и отделка после сварки.
Сравнение с лазерной сваркой: Лазерная сварка обеспечивает более высокую скорость, более плотные и чистые сварные швы, а также сокращает или исключает необходимость вторичной обработки.
6.4 Сварка под флюсом (SAW)
Требования: Дуга горит под слоем флюса, обеспечивая высокую тепловую эффективность и делая ее идеальной для толстых листов и длинных сварных швов.
Ограничения: Крупногабаритное и менее гибкое оборудование, непригодное для прецизионных деталей, требует профессиональных операторов.
Сравнение с лазерной сваркой: Лазерная сварка больше подходит для прецизионных компонентов и тонкостенных деталей, тогда как дуговая сварка под флюсом предназначена для сварки толстых и тяжелых листов.
6.5 Сводное сравнение
Традиционная сварка: зрелые технологии с более низкой стоимостью оборудования, подходящие для сварки материалов различной толщины и большинства распространенных материалов. Однако они часто связаны с высоким тепловыделением, большей деформацией, меньшей эффективностью и сильной зависимостью от квалифицированной рабочей силы.
Лазерная сварка: характеризуется малой зоной термического воздействия, высокой скоростью сварки, высоким качеством сварного шва и простотой автоматизации. Она особенно хорошо подходит для отраслей с высокими требованиями к эффективности и качеству сварки, таких как автомобилестроение, электроника, медицинское оборудование и производство энергетических батарей.
7. Решения HANTENCNC для лазерной сварки
Являясь одним из 10 крупнейших производителей лазерных сварочных аппаратов в Китае, компания HANTENCNC предлагает широкий спектр передовых решений в области лазерной сварки.
Наш ассортимент продукции охватывает все: от гибких ручных операций до полностью автоматизированного интеллектуального производства, отвечая разнообразным потребностям различных отраслей и масштабов производства.
7.1 Комплексный портфель продуктов — адаптированный к сценариям применения
Ручные сварочные пистолеты HANTENCNC имеют эргономичную конструкцию, лёгкие и гибкие, что значительно снижает утомляемость оператора при длительной работе. Благодаря высокой степени интеграции и удобству в эксплуатации, они не требуют участия сертифицированных сварщиков для настройки и легко осваиваются.
Они особенно подходят для изготовления образцов, строительства на месте и сварки нестандартных или крупных деталей.
Роботизированные лазерные сварочные аппараты
Это решение объединяет высокопроизводительные волоконные лазеры с точными промышленными роботами или компактными коллаборативными роботами для обеспечения автоматизированной сварки по сложным трехмерным траекториям.
Он преодолевает ограничения ручной сварки с точки зрения последовательности, эффективности и точности, что делает его идеальным для серийного производства в таких отраслях, как производство автомобильных деталей, кухонной и ванной мебели, а также конструктивных элементов.
Сварочные аппараты Galvo Laser
Серия galvo от HANTENCNC демонстрирует наш технологический потенциал. Благодаря интеграции высокоскоростных сканирующих гальванометров с полевыми линзами эти аппараты обеспечивают чрезвычайно высокую скорость сварки.
Они особенно подходят для применений, требующих плотной точечной сварки или сварки по криволинейным линиям в микрообработке плоских деталей, таких как новые модули/блоки аккумуляторных батарей, электронные компоненты, медицинские приборы, ювелирные изделия и выводы аккумуляторных батарей. Для сварки аккумуляторных батарей мы также разрабатываем автоматизированные приспособления по индивидуальному заказу, что дополнительно повышает производительность и точность.
Лазерные сварочные аппараты с воздушным охлаждением
Серия двигателей Seagull Gen4 с воздушным охлаждением обладает уникальными преимуществами:
-
Встроенная пружинная амортизация минимизирует вибрацию и продлевает срок службы оборудования.
-
Акриловая защита сенсорного экрана для защиты от пыли и долговечности.
-
Конструкция с двойными колесами и малым радиусом поворота обеспечивает большую мобильность, особенно в ограниченном пространстве.
-
Оптимизированная вентиляция, согласованная с системой охлаждения лазерного источника, для улучшенного рассеивания тепла.
-
Два варианта переноски — тянуть или поднимать — обеспечивают простоту использования.
-
Рамная конструкция обеспечивает устойчивость, долговечность и более легкую замену внешней части по сравнению с традиционными коробчатыми конструкциями.
Ключевое преимущество: Хотя сварочные аппараты HANTENCNC с воздушным охлаждением не самые легкие, они наиболее удобны в перемещении и эксплуатации.
7.2 Основные технологические преимущества
Оборудование HANTENCNC создано на основе высокопроизводительных волоконных лазеров, обеспечивающих эффективность электрооптического преобразования более 30%, превосходное качество луча, отсутствие необходимости в техническом обслуживании и длительный срок службы, что значительно снижает долгосрочные эксплуатационные расходы.
Наши системы оснащены интеллектуальными системами управления, включая систему позиционирования ПЗС-визуализации и красные световые индикаторы для точного отслеживания шва. Это сводит к минимуму зависимость от кондукторов и ручной настройки, обеспечивая стабильность и надежность сварки.
7.3 Индивидуальные решения
Вопросы стоимости:
Хотя первоначальные инвестиции выше по сравнению с некоторыми традиционными методами сварки, оборудование HANTENCNC обеспечивает высокую эффективность, низкий расход расходных материалов и меньшую зависимость от квалифицированной рабочей силы, что эффективно снижает удельные затраты и обеспечивает более быструю окупаемость инвестиций.
Ограничения по толщине и материалу:
HANTENCNC предлагает варианты мощности лазера от 1000 Вт до 6000 Вт и более, что позволяет эффективно сваривать различные материалы, включая углеродистую сталь, нержавеющую сталь, алюминиевые сплавы и медь, в различных диапазонах толщины.
Проблемы с обслуживанием:
Наши волоконные лазерные источники не требуют обслуживания, а основные компоненты, такие как охладители, закупаются у премиальных брендов для обеспечения стабильности.
При сборке мы придерживаемся строгих стандартов: единообразная длина проводов, ручная пайка каждого кабеля и наличие полных электрических схем для каждой модели. Это повышает долгосрочную стабильность, снижает частоту отказов и минимизирует затраты на обслуживание.
Заключение
Решения HANTENCNC для лазерной сварки, включая комплексную линейку продукции, передовые базовые технологии, глубокое понимание отрасли и надежное качество сборки, предлагают заказчикам полный спектр вариантов — от начального уровня до флагманских моделей, от ручных до полностью автоматизированных систем.
Независимо от того, являетесь ли вы ремонтной мастерской, для которой приоритетом является гибкость, или крупным производителем, стремящимся к максимальной эффективности и точности, HANTENCNC предлагает правильное решение, позволяющее вам в полной мере ощутить качество, эффективность и экономические преимущества технологии лазерной сварки.