ลักษณะของเครื่องเชื่อมเลเซอร์ประเภทต่างๆ

I. การจำแนกประเภทตามประเภทเลเซอร์

1. เครื่องเชื่อมไฟเบอร์เลเซอร์

คุณสมบัติทางเทคนิค: ใช้การนำใยแก้วนำแสง-มาใช้สำหรับลำแสงเลเซอร์ ซึ่งให้คุณภาพลำแสงที่ดีเยี่ยม (M²<1.5) and a photoelectric conversion rate of over 30%, consuming only 1/3 of the energy of traditional YAG lasers. The spot diameter can be precisely controlled between 0.1-0.6mm, with a weld depth-to-width ratio of up to 5:1 or more, making it particularly suitable for welding 0.1-5mm thin plates.

ข้อดีของการสมัคร:

ขนาดกะทัดรัด (ปริมาตรเพียง 1/5 ของเลเซอร์ CO₂) และการส่งผ่านระยะไกล-ผ่านไฟเบอร์ (สูงสุด 200 เมตร) ช่วยให้สามารถบูรณาการเข้ากับเวิร์กสเตชันแบบหุ่นยนต์ได้สะดวก

รองรับการทำงานที่เสถียรอย่างต่อเนื่องตลอด 24 ชั่วโมงพร้อมค่าบำรุงรักษาต่ำ (ค่าบำรุงรักษารายปีต่ำกว่าเลเซอร์ CO₂ 60%) เหมาะสำหรับการผลิตจำนวนมากในชิ้นส่วนยานยนต์ อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ 3C ฯลฯ

ตัวอย่างกรณี: เครื่องเชื่อมไฟเบอร์ต่อเนื่องของ Haiwei Laser มีความเร็วในการเชื่อม 200 มม./นาทีในการเชื่อมโมดูลแบตเตอรี่พลังงานใหม่ โดยมีความต้านทานแรงดึงในการเชื่อมสูงถึง 95% ของวัสดุฐาน

2. เครื่องเชื่อมเลเซอร์CO₂

คุณสมบัติทางเทคนิค: ปล่อยคลื่นที่ความยาวคลื่น 10.6μm โดยมีการดูดซับสูงโดยวัสดุที่ไม่ใช่โลหะ- ทำให้สามารถเชื่อมแบบเจาะลึกได้ (เจาะลึกได้ถึง 20 มม.) เลเซอร์ CO₂ แบบไหลข้าม- สามารถให้พลังงานได้ถึง 30kW เหมาะสำหรับการเชื่อมแผ่นหนา 10 มม. ขึ้นไป ประเภทการไหลเร็วตามแนวแกน-เป็นเลิศในด้านคุณภาพลำแสงสูง (โหมดเฉพาะจุด TEM00) เพื่อการเชื่อมที่แม่นยำ

ข้อ จำกัด ของการสมัคร:

อุปกรณ์ขนาดใหญ่ (พื้นที่ใช้งานเกิน 10 ตร.ม.) ต้องใช้ระบบระบายความร้อนด้วยน้ำที่ซับซ้อน โดยมีการลงทุนเริ่มแรกสูงกว่าไฟเบอร์เลเซอร์ 40%

High reflectivity of metal materials (e.g., aluminum reflectivity >90%) จำเป็นต้องมีการปรับสภาพพื้นผิวเพื่อปรับปรุงการดูดซึม เพิ่มความซับซ้อนของกระบวนการ

สถานการณ์ทั่วไป: ตัวยานยนต์สีขาว 拼焊 (เช่น WISCO ใช้เลเซอร์ CO₂ ไหลข้าม- 8kW สำหรับแผ่นเหล็กขนาด 6 มม.) การเชื่อมส่วนประกอบโครงสร้างโลหะผสมไทเทเนียมสำหรับการบินและอวกาศ

3. เครื่องเชื่อมเลเซอร์ดิสก์

คุณสมบัติทางเทคนิค: ใช้ตัวกลางเกนแบบดิสก์-ที่มีพื้นที่กระจายความร้อนใหญ่กว่าเลเซอร์แบบแท่งแบบดั้งเดิมถึง 10 เท่า ทำให้สามารถส่งกำลังขับสูงเป็นพิเศษ-ได้ถึง 24kW และคุณภาพลำแสง (BPP) น้อยกว่าหรือเท่ากับ 4 มม.·mrad โมเดลความยาวคลื่นสีเขียว (515 นาโนเมตร) แก้ปัญหาการกระเด็นในการเชื่อมทองแดง โดยเพิ่มความต้านทานแรงดึงในการเชื่อม 30%

ความก้าวหน้าของแอปพลิเคชัน:

เจาะทะลุ 3 มม. ในการเชื่อมบัสบาร์ทองแดง ซึ่งเร็วกว่าเลเซอร์ไฟเบอร์แบบเดิมถึง 50% ซึ่งใช้กับการเชื่อมต่อชุดแบตเตอรี่รถยนต์พลังงานใหม่

รองรับการประมวลผลพัลส์แบบอัลตร้าชอร์ต (พิโควินาที/เฟมโตวินาที) สำหรับการเชื่อมด้วยความแม่นยำระดับนาโน- เหมาะสำหรับสายสวนทางการแพทย์ อุปกรณ์ MEMS ฯลฯ

ครั้งที่สอง การจำแนกประเภทตามโหมดการเชื่อม

1. เครื่องเชื่อมเลเซอร์ต่อเนื่อง

ลักษณะกระบวนการ: ความหนาแน่นของพลังงาน มากกว่าหรือเท่ากับ 10⁶W/cm² อัตราส่วนความลึกของการเชื่อม-ถึง-ความกว้างสูงสุด 10:1 เหมาะสำหรับแผ่นหนาปานกลาง- (3-20 มม.) ในการเชื่อมโครงสร้างตัวถังรถยนต์ ความเร็วถึง 5 ม./นาที เร็วกว่าการเชื่อมอาร์กแบบเดิมถึง 3 เท่า

ข้อจำกัดทางเทคนิค: การป้อนความร้อนสูงมีแนวโน้มที่จะเกิดรูพรุนในการเชื่อมโลหะผสมอะลูมิเนียม (อัตราความพรุนสูงถึง 5%) ซึ่งต้องมีการปรับปรุงผ่านการเติมลวดเติมหรือเทคโนโลยีลำแสงคู่-

2. เครื่องเชื่อมเลเซอร์พัลซิ่ง

ข้อดีของกระบวนการ: กำลังสูงสุด 10⁸W, ความกว้างพัลส์ 5-20ms เหมาะสำหรับการเชื่อมจุดแผ่นบาง 0.05-2 มม. ในการเชื่อมชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์ โซนที่ได้รับผลกระทบจากความร้อนน้อยกว่าหรือเท่ากับ 0.2 มม. จะช่วยหลีกเลี่ยงความเสียหายของชิปจากความร้อนสูงเกินไป

คอขวดประสิทธิภาพ: ความเร็วในการเชื่อมช้าลง (50-100 จุด/นาที) ต้นทุนอุปกรณ์สูงกว่าประเภทต่อเนื่อง 20% ส่วนใหญ่ใช้ในการประมวลผลความแม่นยำชุดเล็กสำหรับอุปกรณ์ทางการแพทย์ เครื่องประดับ ฯลฯ

ที่สาม จำแนกตามฟังก์ชันการใช้งาน

1. เครื่องเชื่อมเลเซอร์แบบมือถือ

การออกแบบที่ยืดหยุ่น:

น้ำหนักหัวปืน<1.5kg, supporting 360° arbitrary-angle welding, ideal for on-site repair of large outdoor components (e.g., bridges, pressure vessels).

ฟังก์ชั่นทำความสะอาดด้วยเลเซอร์ในตัว (กำลัง 50-200W) ขจัดออกไซด์ของพื้นผิวก่อนการเชื่อม ช่วยลดความพรุน<1%.

นวัตกรรมทางเทคนิค: เครื่องจักรมือถือสาม-ใน-ของ Han's Yueming ผสานรวมฟังก์ชันการเชื่อม การทำความสะอาด และการมาร์ก พร้อมการตั้งค่าพารามิเตอร์ล่วงหน้าผ่านหน้าจอสัมผัส ช่วยให้พนักงานธรรมดาสามารถทำงานได้ภายใน 1 ชั่วโมง

2. เครื่องเชื่อมเลเซอร์หุ่นยนต์

คุณสมบัติอัจฉริยะ:

ติดตั้งระบบนำทางด้วยการมองเห็น (ความแม่นยำ ±0.05 มม.) สำหรับการจดจำตำแหน่งการเชื่อมอัตโนมัติและการปรับเส้นทางในการเชื่อมพื้นผิวโค้งที่ซับซ้อน

การตรวจสอบข้อมูลแบบเรียลไทม์-บันทึกพารามิเตอร์มากกว่า 20 รายการ (กระแสเชื่อม อุณหภูมิ ฯลฯ) เพื่อการตรวจสอบย้อนกลับคุณภาพและการปรับปรุงกระบวนการให้เหมาะสม เพิ่มผลผลิตเป็น 99.5%

การใช้งานทั่วไป: โรงงานของ Tesla ในเซี่ยงไฮ้ใช้เครื่องเชื่อมเลเซอร์ด้วยหุ่นยนต์ของ KUKA เพื่อให้เกิดการเชื่อมอัตโนมัติเต็มรูปแบบจำนวน 7,000+ จุดบนตัวโมเดล 3 ซึ่งทำให้รอบการผลิตสั้นลงเหลือ 3 นาที/หน่วย

IV. สถานการณ์พิเศษ-โมเดลเฉพาะ

1. เครื่องประสานแม่พิมพ์ด้วยเลเซอร์

ซ่อมแซมความแม่นยำ:

เส้นผ่านศูนย์กลางจุด 0.2-2 มม. ความลึกในการเชื่อม 0.1-3 มม. ซ่อมแซมข้อบกพร่องเล็กน้อย (รูทราย การบิ่น) ในแม่พิมพ์ โดยมีความหยาบผิวหลังการซ่อมแซม Ra น้อยกว่าหรือเท่ากับ 0.8μm

การเชื่อมแบบไม่-ทำให้แน่ใจได้ว่าโซนที่ได้รับผลกระทบจากความร้อน- น้อยกว่าหรือเท่ากับ 0.5 มม. หลีกเลี่ยงการเสียรูปแม่พิมพ์อย่างแม่นยำ (การเสียรูป<0.01mm).

ความเข้ากันได้ของวัสดุ: รองรับเหล็กแม่พิมพ์ (S136, H13) และทองแดงเบริลเลียม, ทองแดงแดง ฯลฯ โดยแม่พิมพ์ที่ซ่อมแล้วจะมีอายุการใช้งาน 80% ของแม่พิมพ์ใหม่

2. เครื่องเชื่อมเลเซอร์เซนเซอร์

ประสิทธิภาพการปิดผนึก:

การเชื่อมด้วยเลเซอร์สุญญากาศแบบพัลซ์ที่มีความกว้างการเชื่อม 0.1-0.3 มม. และสุญญากาศสูงถึง 1×10⁻⁹Pa·m³/s เป็นไปตามข้อกำหนดการปิดผนึกสำหรับเซ็นเซอร์ใต้น้ำ (ความลึกของน้ำ 1,000 ม.)

อุณหภูมิชิ้นงานเพิ่มขึ้น<5℃ during welding prevents performance drift of internal sensor components (e.g., MEMS chips).

การตรวจสอบกระบวนการ: อุปกรณ์ซีรีส์ WS ของ Jinmi Laser มีความแข็งแรงในการเชื่อมมากกว่าหรือเท่ากับ 90% ของวัสดุฐานและอัตราข้อบกพร่อง<0.1% in temperature sensor welding.

V. แนวโน้มทางเทคนิคและข้อเสนอแนะในการคัดเลือก

การอัพเกรดอัจฉริยะ: เครื่องเชื่อมเลเซอร์รุ่นใหม่-มักรวมอัลกอริธึม AI เข้าด้วยกัน ตัวอย่างเช่น เลเซอร์ TruDisk ของ Trumpf คาดการณ์สถานะของพูลหลอมเหลวผ่านการเรียนรู้ของเครื่อง และปรับพารามิเตอร์กำลังโดยอัตโนมัติ ช่วยลดเวลาในการดีบักด้วยตนเองลง 40%

การผลิตสีเขียว: ไฟเบอร์เลเซอร์ใช้พลังงานน้อยกว่าเลเซอร์ CO₂ ถึง 60% และไม่ต้องใช้ก๊าซป้องกัน (He, N₂) ซึ่งช่วยลดต้นทุนการดำเนินงานที่ครอบคลุมลง 30%

จุดเลือกที่สำคัญ:

Thick plate welding (>5 มม.): จัดลำดับความสำคัญของเลเซอร์ CO₂ หรือดิสก์เพื่อการเจาะทะลุและต้นทุนที่สมดุล

การประมวลผลที่แม่นยำ (<0.5mm): แนะนำให้ใช้เครื่องเชื่อมเลเซอร์ไฟเบอร์แบบพัลซ์เพื่อให้แน่ใจว่ามีผลกระทบต่อความร้อนต่ำ

สายการผลิตอัตโนมัติ: เครื่องเชื่อมเลเซอร์ด้วยหุ่นยนต์พร้อมระบบวิชั่นทำให้สามารถดำเนินการได้เต็มรูปแบบ-โดยไม่ต้องใช้คนควบคุม ช่วยเพิ่มเสถียรภาพในการผลิต