Kimpalan titikmenggunakan laser adalah mungkin dan menawarkan beberapa kelebihan yang berpotensi berbanding kimpalan titik konvensional dengan arus elektrik. Tetapi persoalannya kekal - bolehkah teknik berasaskan laser benar-benar sepadan atau melebihi pengeluaran berkelajuan tinggi, pengeluaran volum tinggi kaedah kimpalan titik tradisional yang digunakan untuk badan kereta, tab bateri dan pemasangan logam besar yang lain? Mari kita periksa teknologi, faedah dan batasan apabila ia berkaitan dengan kimpalan titik laser.
Cara Kimpalan Titik Laser Berfungsi
Seperti kimpalan titik rintangan standard, kimpalan titik laser memfokuskan keamatan haba pada kawasan tepat yang kecil untuk menggabungkan kepingan logam dalam hanya pecahan sesaat. Tetapi daripada menggunakan arus elektrik melalui petua elektrod, laser menumpukan sejumlah besar tenaga optik untuk mencairkan dan menyambung logam dengan cepat.[1]
Saiz titik kurang daripada 2 milimeter membolehkan pemindahan tenaga berketumpatan tinggi yang tepat ke dalam kepingan keluli berlapis. Ini menghasilkan nugget kimpal yang menggabungkan bersama lapisan logam dalam keratan rentas sinar laser dalam milisaat.[2]
Disebabkan kawalan yang tepat dan pemprosesan pantas, laser boleh menyimpan tenaga yang mencukupi untuk mencipta kimpalan titik sehingga 2mm dalam keluli karbon dalam masa kurang dari 10 saat menggunakan hanya laser gentian 2 kilowatt.[3] Gabungan kelajuan, ketumpatan dan kedalaman ini menjadikan laser pilihan yang realistik untuk kimpalan titik komponen volum tinggi.
Kelebihan Berbanding Kimpalan Titik Rintangan Standard
Kimpalan titik laser mempunyai beberapa kelebihan yang berpunca daripada proses optik dan bukannya elektrik:
- Tiada Elektrod Diperlukan
Laser menghapuskan elektrod yang mahal dan mudah haus sambil membolehkan pemprosesan tanpa sentuhan. Ini juga mengurangkan geseran dan tanda lekukan elektrod pada bahagian siap.[4]
- Bon Kekuatan Lebih Tinggi
Laser menghasilkan kimpalan sehingga 30% kekuatan tegangan lebih tinggi yang melihat lebih sedikit masalah keretakan mikro atau keliangan yang biasa dengan kimpalan titik rintangan.[5]
- Berfungsi Dengan Bahan Baharu
Laser boleh berjaya mengesan logam eksotik kimpalan seperti magnesium atau aluminium yang menimbulkan kekonduksian elektrik dan isu ketekalan bahan untuk kimpalan titik standard.[6]
- Kawalan/Diagnostik Proses yang Diperbaiki
Laser menawarkan pemantauan, kawalan dan pengesahan kualiti yang unggul. Parameter seperti sudut rasuk, tempoh nadi atau titik fokus menala kimpalan dengan tepat.[7] Dan kaedah seperti termografi inframerah lebih menggambarkan aliran haba dalam masa nyata.[8]
Jadi laser memberikan kelebihan yang berbeza sama ada menambah atau menggantikan operasi kimpalan titik standard untuk jangka masa panjang. Tetapi menyedari manfaat ini bergantung pada menangani beberapa batasan yang tinggal.
Kekangan yang Tinggal Dengan Kimpalan Titik Laser
Semasa menunjukkan janji, teknologi kimpalan titik laser masih menghadapi halangan di sekitar:
- Kos
Kos peralatan laser yang lebih tinggi boleh menghalang penggunaan perubahan pada barisan pengeluaran aktif. ROI jangka pendek kekal mencabar.[9]
- Kelajuan
Kimpalan titik standard mencapai daya pemprosesan yang sangat tinggi yang tidak dapat ditandingi oleh kaedah laser setakat ini. Laser beroperasi pada kadar kira-kira 20% lebih rendah pada masa ini - walaupun peningkatan berterusan berterusan.[10]
- Ketidakseimbangan Diagnostik
Walaupun pemantauan laser itu sendiri adalah unggul, metrologi kimpalan titik rintangan bernilai berdekad untuk kawalan kualiti sudah mantap. Piawaian, spesifikasi dan prosedur ujian yang setara kekal dalam peringkat awal pembangunan untuk kaedah laser.[9]
Jadi diagnostik lanjutan mesti berkembang bersama peningkatan dalam kelajuan dan pembentukan rasuk untuk meniru proses standard dengan lebih baik pada skala. Tetapi potensi teknikal jangka panjang masih memihak kepada pencapaian laser pada kadar kitaran yang setara atau lebih pantas.
Tinjauan untuk Kimpalan Titik Laser
Dengan kelebihan utama dalam kualiti kimpalan, fleksibiliti dan diagnostik, penggunaan kimpalan titik laser akan berkembang - terutamanya apabila bahan baharu menuntut perubahan. Satu analisis melihat sektor automotif memacu lebih 50% pertumbuhan dalam jualan peralatan kimpalan laser dari 2020 hingga 2025 apabila penggunaan logam yang lebih ringan meningkat.[11]
Dan pengeluaran bateri juga memacu peningkatan yang besar untuk kimpalan titik laser tab tembaga dan kerajang di mana masalah sentuhan elektrik timbul. Oleh itu, sementara kekangan sekitar penyepaduan pengeluaran warisan kekal, momentum teknikal kimpalan titik laser menyokong penembusan volum tinggi yang lebih mantap untuk jangka panjang untuk memanfaatkan peningkatan kualiti dan produktiviti.
Xi'an Guosheng Laser Technology Co., Ltd. ialah syarikat berteknologi tinggi yang mengkhusus dalam R&D, pembuatan dan penjualan mesin pelapisan laser automatik, mesin pelapisan laser berkelajuan tinggi, mesin pelindapkejutan laser, mesin kimpalan laser dan peralatan percetakan 3D laser. Produk kami adalah kos efektif dan dijual di dalam dan luar negara. Jika anda berminat dengan produk kami, sila hubungi kami dibob@gshenglaser.com.
Rujukan:
[1] Sedia, JF Aplikasi industri laser. Akhbar akademik. 2003 Apr 25. hlm. 468
[2] Ion JC. Pemprosesan laser bahan kejuruteraan: prinsip, prosedur dan aplikasi industri. Butterworth-Heinemann. 1 Jan 2005. p 34-35
[3] Quintino L, Costa A, Miranda R, et al. Kimpalan dengan laser gentian kuasa tinggi - Kajian awal. Mater Des. 2007;28(4):1231-1237.
[4] Casalino G. Kajian kawalan maklum balas kimpalan laser oleh termografi inframerah kuantitatif: Masa interaksi dan kaedah tertib sifar untuk kawalan penembusan kimpalan; pemodelan analisis sinaran inframerah yang dipancarkan daripada kolam kimpalan laser. Frattura ed Integrità Strutturale. 2016;36:69-77.
[5] Norman P, Karlsson L, Kaplan AFH. Prestasi keletihan dan mod kegagalan kimpalan titik laser. Analisis Kegagalan Kejuruteraan. 28 Mac 2013:345-57.
[6] Chen G, Liu L, Dunne D, et al. Kimpalan laser lembaran AZ31 aloi magnesium. J Mater Proses Technol. 30 Mei 2005;166(1):30-6.
[7] Gao C, Hu L, Liu J, Ye X, Chen G. Cara untuk mendapatkan kimpalan laser berbeza Al-keluli bebas kecacatan. Teknologi Optik & Laser. 2015 1 Feb; 66:21-6.
[8] Hu L, Gao C, Liu J, et al. Diagnosis masa nyata plasma ablated laser untuk pemantauan tepat kualiti kimpalan laser. J Mater Proses Technol. 1 Okt 2015;224:233-40.
[9] Norman P, Karlsson L, Kaplan AF. Kajian: kimpalan pancaran laser daripada tembaga kepada aluminium, ulasan. Urus niaga bahan. 2013 Jul 1;54(7):878-87.
[10] Peng Y, Chen D, Pan Z, et al. Struktur mikro dan penilaian prestasi komponen Al-Cu berbeza yang dihasilkan oleh pencairan laser terpilih. Teknologi Optik & Laser. 2020 1 Feb;123:105991.
[11] Pasaran Peralatan Kimpalan Laser - Pertumbuhan, Trend, Kesan COVID-19 dan Ramalan|Kepintaran Mordor [Internet]. Perisikan Mordor. 2021 [dipetik 2023 Jan 19]. Boleh didapati daripada: https://www.mordorintelligence.com/industry-reports/laser-welding-equipment-market