مزایا و اصول کار جوشکاری لیزر پرواز

جوشکاری لیزر در پرواز (OTF) چیست؟

جوشکاری لیزر در پرواز (OTF در پرواز) ، که گاهی اوقات به آن جوشکاری اسکن نیز گفته می شود ، یک فرآیند جوشکاری لیزر خودکار است که از سیستم اسکن لیزر برای انجام جوش استفاده می کند در حالی که سر یا قسمت هدف جوش دائما در حال حرکت است. برای درک اصول اساسی جوشکاری در پرواز ، لازم است که ابتدا روشهای دیگر جوشکاری لیزر خودکار را بررسی کنیم. این روشها را می توان روشهای جوشکاری لیزر "Stop-Start" در نظر گرفت.

به طور کلی ، اصطلاح "در پرواز" به انجام وظایف به صورت پویا و در زمان واقعی بدون توقف یا قطع روند کلی اشاره دارد. در دنیای تولید خودکار ، جوشکاری لیزر "در پرواز" این مفهوم را با فعال کردن جوش مداوم در حالی که قطعه کار یا سر جوش در حال حرکت است ، تجسم می کند. از آنجا که صنایع همچنان به تولید سریعتر و باهوش تر فشار می آورند ، این روش جوشکاری در محیط های پیشرفته تولید کشش می یابد. در این مقاله توضیح داده شده است که جوشکاری لیزر در پرواز ، نحوه عملکرد آن و فواید کلیدی که تولید کنندگان را ارائه می دهد ، توضیح خواهد داد.

با سرعت زیاد
توقف و شروع جوش لیزر را با سر جوش ثابت شروع کنید

ساده ترین و متداول ترین روش جوشکاری لیزر با یک سر جوش لیزر ثابت است که پرتو را به حالت ثابت مستقیماً در زیر اپتیک هدایت می کند. برخی از استثنائات وجود دارد ، در درجه اول جوشکاری سرهای طراحی شده برای "جوشکاری wobble" که از یک میدان دید کوچکتر برای ایجاد الگوی جوش استفاده می کنند.

برای بزرگتر شدن جوش از اندازه نقطه پرتو یا ایجاد یک سری جوش های جداگانه ، یا سر جوش ثابت یا قسمت جوش داده شده باید جابجا شود. اولی متداول تر است زیرا دستیابی به آن آسان تر است.

سرعت بالاتر
جوشکاری لیزر را با سرهای اسکن متوقف کنید

سرهای اسکن لیزر ، که به عنوان اسکنرها و سرهای اسکن گالو نیز شناخته می شوند ، با چرخاندن یک سری از آینه های با دقت قرار داده شده ، از گالو استفاده می کنند. این طرح باعث می شود که پرتو در یک منظره گسترده کارگردانی یا "اسکن" شود. این امر به اپتیک اسکن اجازه می دهد تا جوش های طولانی ، الگوهای جوش پیچیده و بسیاری از جوش های جداگانه را تشکیل دهد در حالی که سر و قطعه کار ثابت است.

جوشکاری اسکن اغلب برای برنامه های پیشرفته و با حجم بالا مانند جوش باتری استفاده می شود. با این حال ، در حالی که جوشکاری با یک سر اسکن کاهش می یابد که چند بار سیستم باید متوقف شود ، نیاز را به طور کامل از بین نمی برد. علاوه بر این ، جوشکاری در حاشیه میدان دیدگاه اسکن می تواند باعث تحریف ظریف در تمرکز پرتو شود ، که می تواند باعث ایجاد مشکلات در برنامه های با دقت بالا با پنجره های فرآیند باریک شود.

با استفاده از تنها بخش کوچکی از میدان دید اسکنر ، می توان چالش های موجود در حاشیه میدان دید را کاهش داد. این منجر به جوش های یکنواخت تر می شود اما برای پوشاندن منطقه جوش نیاز به تغییر مجدد مکرر اسکنر دارد. تغییر مجدد اسکنر یک فرآیند نسبتاً کند است که به طور قابل توجهی توان کلی را کاهش می دهد.

سرعت بسیار بالا

جوشکاری در پرواز با استفاده از سر اسکن

خوشبختانه ، اسکن لیزر می تواند برای ایجاد الگوهای جوش پیچیده بیشتر افزایش یابد در حالی که اپتیک در حال حرکت است یا در حالی که قطعات در زیر آنها حرکت می کنند. این رویکرد تا حد زیادی کاهش می یابد که چند بار سیستم باید متوقف شود.

هنگام جوشکاری در پرواز با اسکنر لیزر ، به طور معمول فقط از بخش کوچکی از میدان دید استفاده می شود. به عبارت دیگر ، اپتیک ها در درجه اول مستقیماً بالاتر از هدف جوش باقی می مانند ، حتی در حالی که اجزای سیستم در حال حرکت هستند. این تقریباً تحریف در خصوصیات نقطه لیزر ناشی از هدایت پرتو به سمت لبه میدان دید اسکنر را از بین می برد.

از آنجا که جوشکاری در پرواز به صورت پویا تمرکز و مسیر پرتو لیزر را تنظیم می کند ، این رویکرد همچنین به طور خودکار تغییرات قد بخشی و هندسه قسمت سه بعدی را بدون تغییر فاصله نسبی اسکنر به قسمت به خود اختصاص می دهد.

چگونه جوشکاری پرواز می کند

جوشکاری در حالی انجام می شود که اسکنر یا قسمت در حال حرکت است و الگوی پرتو تولید شده توسط سیستم نوری باید حرکت را جبران کند. این امر مستلزم ادغام محکم در اجزای سیستم است.

برای برنامه های با دقت بالا و با حجم بالا مانند جوشکاری باتری ، ترکیب اسکنر گانی اغلب بهترین انتخاب است. در این مثال ، کنترلر اسکنر موقعیت و سرعت اسکنر را ردیابی می کند و مسیر پرتو را جبران می کند تا شکل جوش صحیح را در مکان مناسب ایجاد کند. در حالی که تکنیک های جوشکاری اسکنر سنتی ساده هستند و شکل مورد نظر را از یک موقعیت ثابت "ترسیم" می کنند ، جوشکاری پرواز باید پرتو را در طول مسیری که متفاوت از جوش نهایی است بر اساس محاسبات زمان واقعی هدایت کند.

مزایای جوشکاری در پرواز

افزایش کارایی و بازده:

با کاهش چشمگیر تعداد شروع و توقف های مورد نیاز ، جوشکاری در پرواز به طور موثری فواصل زمانی غیر تولیدی را که برای تغییر موقعیت اجزای یا اپتیک استفاده می شود ، از بین می برد. برای خطوط تولیدی که باید تعداد زیادی از قطعات جداگانه را جوش دهند ، جوش های مختلفی را در همان قسمت تهیه کنند ، یا چندین جوش طولانی مداوم درست کنند ، استفاده از جوشکاری در پرواز اغلب می تواند چندین بار بهره وری را افزایش دهد.

افزایش دقت و قابلیت اطمینان:

جوشکاری در زمان واقعی به طور مداوم پارامترهای جوشکاری را محاسبه و تنظیم می کند تا حرکت مداوم را به خود اختصاص دهد. در نتیجه ، پرتو لیزر می تواند دقیقاً در حالی که ویژگی های پرتو بهینه را حفظ می کند ، دقیقاً قرار گیرد. علاوه بر این ، از آنجا که سر اسکن از یک میدان دید محدود استفاده می کند ، نتایج جوشکاری سازگار و قابل پیش بینی تر است و ماندن در یک پنجره فرآیند باریک را آسان تر می کند.

انعطاف پذیری:

جوشکاری در پرواز می تواند در هنگام حرکت سر اسکن مورد استفاده قرار گیرد ، در برنامه هایی که بسیاری از جوش های جداگانه باید در یک قسمت بزرگ مانند جوشکاری باتری باتری ساخته شوند. همچنین می توان از جوشکاری OTF استفاده کرد که سر اسکن ثابت است و بسیاری از اجزای کوچکتر در زیر حرکت می کنند ، مانند جوشکاری سلولهای باتری فردی که در امتداد یک نوار نقاله چرخان حرکت می کنند. علاوه بر این ، جوشکاری در پرواز را می توان با گانت های سه محور ، حرکت سیستم دکارتی و حرکت سیستم رباتیک استفاده کرد.

سازگاری با سایر فن آوری های جوشکاری لیزر:

جوشکاری در پرواز را می توان با سایر فن آوری های جوشکاری لیزر که می توانند ویژگی های پرتو را تغییر داده و روند جوشکاری را کنترل کنند ، استفاده شود. به عنوان مثال ، جوشکاری در پرواز با لیزرهای پرتو دوتایی سازگار است ، که می تواند کیفیت جوش را بهبود بخشد و پراکنده را کاهش دهد. جوش OTF همچنین می تواند با اندازه گیری جوش مستقیم لیزر در زمان واقعی ، نوعی نظارت بر فرآیند که به تولید کنندگان کمک می کند تا ویژگی های کلیدی جوش مانند عمق جوش را ردیابی کنند.

قابلیت های فعلی جوشکاری در پرواز

IPG فناوری جوشکاری در پرواز را توسعه داده است که به سرعت جوشکاری 1 ، {3}} جوش داده می شود ، حتی در هنگام جوشکاری الگوهای جوش پیچیده تر مانند مارپیچ.

فناوری جوشکاری زنده IPG همچنین با لیزرهای AMB دو پرتوی تک حالته و اندازه گیری جوش زنده LDD به طور منحصر به فرد سازگار است.

کدام صنایع و برنامه ها می توانند از جوشکاری در پرواز بهره مند شوند؟

جوشکاری در پرواز یک فناوری نسبتاً جدید است ، اما بهره‌وری ، کیفیت و قابلیت اطمینان قابل توجهی را برای طیف گسترده ای از صنایع و برنامه ها ارائه می دهد.

جوشکاری EV و باتری: جوشکاری OTF توسط برخی از بزرگترین تولید کنندگان EV در جهان استفاده می شود و یک روش طبیعی برای توان بسیار زیاد و نیازهای دقیق صنایع EV و باتری است. جوشکاری در پرواز ، به ویژه هنگامی که با پرتوهای دوگانه و اندازه گیری جوش در زمان واقعی ترکیب شود ، یک روش جوشکاری قدرتمند برای برنامه های کاربردی مانند سلول باتری به جوشکاری اتوبوس ، پوشش سلول باتری به جوشکاری ، جوشکاری صفحه سرد باتری و جوشکاری صفحه دو قطبی سلول سوخت است.

خودرو: در حالی که با صنعت EV همراه است ، صنعت خودرو به طور کلی از افزایش توان ناشی از جوشکاری در پرواز نیز بهره می برد. جوش OTF برای جوشکاری بدن در سفید اجزای ورق فلزی مناسب است. جوش OTF همچنین پتانسیل بسیار خوبی برای جوشکاری انواع دیگر قطعات خودرو مورد استفاده در موتورهای خودرو و انتقال دارد.

هوا و فضا: بسیاری از مزایای جوشکاری OTF نیز در مورد جوش های مختلف مورد نیاز صنعت هوافضا اعمال می شود. مشابه صنعت EV ، صنعت هوافضا به طور معمول نیاز به توان و دقت بالایی دارد.

تولید عمومی: به عنوان یک روش جوشکاری انعطاف پذیر ، می توان از جوشکاری در پرواز برای هر دو جوش میکرو و ساختاری استفاده کرد و این امر را برای بسیاری از کاربردهای عمومی که از افزایش بهره وری بهره مند می شوند ، مناسب می کند.