การเชื่อมด้วยเลเซอร์คืออะไร? มันทำงานอย่างไร?

ตั้งแต่แบตเตอรี่รถยนต์ไฟฟ้าไปจนถึงอุปกรณ์ทางการแพทย์ ผู้ผลิตต้องการการเชื่อมที่รวดเร็ว สะอาด และแข็งแกร่ง การเชื่อม TIG หรือ MIG แบบดั้งเดิมอาจทำให้วัสดุบางบิดเบี้ยว หลุดร่อน หรือมีปัญหากับโลหะที่แตกต่างกัน นั่นคือสิ่งที่กเครื่องเชื่อมเลเซอร์ (แบบตั้งโต๊ะ)หรือระบบอุตสาหกรรมเข้ามาใช้ลำแสงที่มีความเข้มข้นในการหลอมและเชื่อมโลหะด้วยความแม่นยำอันเหลือเชื่อ มาดูกันว่าการเชื่อมด้วยเลเซอร์คืออะไร ทำงานอย่างไร และประเภทไหนที่เหมาะกับความต้องการของคุณ

1. การเชื่อมด้วยเลเซอร์คืออะไรและทำงานอย่างไร?

ก) ข้อมูลทั่วไป
การเชื่อมด้วยเลเซอร์เป็นกระบวนการฟิวชั่น ลำแสงเลเซอร์แบบโฟกัสจะทำให้โลหะที่ข้อต่อร้อนจนละลาย เมื่อลำแสงเคลื่อนตัวออกไป โลหะหลอมเหลวจะแข็งตัว ก่อให้เกิดพันธะอันแข็งแกร่ง กเครื่องเชื่อมเลเซอร์ (แบบตั้งโต๊ะ)สามารถเชื่อมโลหะ เช่น เหล็ก อลูมิเนียม ทองแดง ไทเทเนียม และแม้แต่คู่ที่แตกต่างกัน เช่น ทองแดงกับสแตนเลส

b) การเชื่อมแบบการนำไฟฟ้ากับการเชื่อมแบบรูกุญแจ

• การเชื่อมแบบการนำไฟฟ้า– เลเซอร์ละลายพื้นผิวและความร้อนจะถ่ายเทลงด้านล่าง สระเชื่อมกว้างและตื้น ใช้สำหรับแผ่นบางหรือเมื่อรูปลักษณ์มีความสำคัญ

• การเชื่อมรูกุญแจ– เลเซอร์จะทำให้ช่องเล็กๆ (รูกุญแจ) กลายเป็นไอลึกเข้าไปในวัสดุ โลหะหลอมเหลวไหลไปรอบๆ เมื่อรูกุญแจพัง จะเกิดรอยเชื่อมที่ลึกและแคบ เหมาะอย่างยิ่งสำหรับโลหะหนาและการเจาะเต็ม

c) การเชื่อมโลหะที่ไม่เหมือนกัน
การเชื่อมด้วยเลเซอร์มีความเป็นเลิศในการเชื่อมต่อกับโลหะชนิดต่างๆ เนื่องจากสามารถกำหนดเป้าหมายลำแสงได้อย่างแม่นยำ ตัวอย่างเช่น ทองแดงกับเหล็ก หรืออะลูมิเนียมกับไทเทเนียม สิ่งสำคัญคือการรักษาสมดุลของความร้อนเพื่อหลีกเลี่ยงไม่ให้สารประกอบอินเตอร์เมทัลลิกเปราะ

d) โหมดวงแหวนปรับได้
เลเซอร์ขั้นสูงบางชนิดมีลำแสงด้านในและด้านนอก (โหมดวงแหวน) ลำแสงด้านนอกจะอุ่นวัสดุ ในขณะที่ลำแสงด้านในจะสร้างรูกุญแจ ซึ่งจะช่วยลดการกระเด็นและเพิ่มความเสถียร โดยเฉพาะกับทองแดงและอะลูมิเนียม

2. การเชื่อมด้วยเลเซอร์ถูกประดิษฐ์ขึ้นเมื่อใด?

เทคโนโลยีการเชื่อมด้วยเลเซอร์เป็นไปตามการประดิษฐ์ของเลเซอร์นั่นเอง ธีโอดอร์ ไมมาน สาธิตเลเซอร์ตัวแรกในปี 1960 ภายในเวลาไม่กี่ปี นักวิจัยใช้เลเซอร์ทับทิมแบบพัลซ์ในการเชื่อมชิ้นส่วนขนาดเล็ก ในช่วงทศวรรษ 1970 เลเซอร์ CO₂ ได้ถูกนำมาใช้ในการเชื่อมชิ้นส่วนทางอุตสาหกรรม ไฟเบอร์เลเซอร์ได้รับความนิยมในช่วงปี 2000 ซึ่งนำไปสู่ระบบที่มีขนาดกะทัดรัดและพกพาได้เหมือนสมัยใหม่เครื่องเชื่อมเลเซอร์ (แบบตั้งโต๊ะ).

3. เลเซอร์ประเภทใดที่สามารถเชื่อมได้?

• ไฟเบอร์เลเซอร์– ที่พบบ่อยที่สุดในปัจจุบัน ประสิทธิภาพสูง การบำรุงรักษาต่ำ และคุณภาพลำแสงที่ดีเยี่ยม ใช้สำหรับโลหะ ตั้งแต่ฟอยล์บางไปจนถึงแผ่นหนา

• เลเซอร์CO₂– เทคโนโลยีรุ่นเก่ายังคงใช้สำหรับการเชื่อมหน้าตัดหนาแต่มีประสิทธิภาพน้อยกว่าไฟเบอร์

• ดิสก์เลเซอร์– คล้ายกับไฟเบอร์ แต่มีสื่อกลางที่แตกต่างกัน ใช้ในงานอุตสาหกรรมกำลังสูง

• เลเซอร์ไดโอด– กำลังไฟต่ำ ใช้สำหรับการเชื่อมแบบการนำไฟฟ้าและการเชื่อมพลาสติก

สำหรับกเครื่องเชื่อมเลเซอร์ (แบบตั้งโต๊ะ)เลเซอร์ไฟเบอร์เป็นตัวเลือกมาตรฐาน (โดยทั่วไปคือ 500W ถึง 1500W)

4. ข้อดีของการเชื่อมด้วยเลเซอร์

• ความเร็วสูง– เชื่อมได้เร็วกว่า TIG ถึง 4-10 เท่า

• อินพุตความร้อนต่ำ– ความผิดเพี้ยนน้อยที่สุด แม้กับวัสดุที่บาง

• รอยเชื่อมแคบ– โซนรับความร้อนขนาดเล็กช่วยรักษาโลหะวิทยา

• ไม่จำเป็นต้องเติมฟิลเลอร์– มักเกิดขึ้นเอง (ไม่มีสาย)

• ระบบอัตโนมัติพร้อม– ง่ายต่อการรวมเข้ากับหุ่นยนต์หรือโต๊ะ CNC

• กระบวนการทำความสะอาด– ไม่กระเด็น ไม่มีตะกรัน ขั้นตอนหลังการประมวลผลน้อยที่สุด

5. ข้อเสียของการเชื่อมด้วยเลเซอร์

• ต้นทุนเริ่มต้นสูง– กเครื่องเชื่อมเลเซอร์ (แบบตั้งโต๊ะ)มีราคาสูงกว่าเครื่องเชื่อม TIG

• ต้องมีการติดตั้งที่แม่นยำ– ช่องว่างที่ใหญ่กว่า 0.1-0.2 มม. เชื่อมเข้าด้วยกันได้ยาก (แต่หัวโยกเยกก็ช่วยได้)

• ข้อกังวลด้านความปลอดภัย– ลำแสงเลเซอร์อาจทำให้เกิดอาการบาดเจ็บที่ดวงตาได้ จำเป็นต้องมีสิ่งห่อหุ้มและ PPE

• โลหะสะท้อนแสง– ทองแดงและอะลูมิเนียมจำเป็นต้องมีการตั้งค่าพิเศษหรือเลเซอร์แบบวงแหวน

6. ตัวอย่างเครื่องเชื่อมเลเซอร์

ก) เครื่องเชื่อมแบตเตอรี่– ใช้สำหรับเชื่อมบัสบาร์และแท็บในชุดแบตเตอรี่รถยนต์ไฟฟ้า ความเร็วสูง ทำความสะอาดข้อต่อ และความร้อนต่ำเพื่อปกป้องเซลล์ที่บอบบาง

ข) ระบบมือถือ– แบบพกพาเครื่องเชื่อมเลเซอร์ (แบบตั้งโต๊ะ)บนล้อพร้อมสายไฟเบอร์แบบยืดหยุ่นและปืนมือถือ เหมาะสำหรับการผลิตตามสั่ง งานซ่อมแซม และการผลิตจำนวนน้อย

c) เครื่องเชื่อมด้วยหุ่นยนต์ (การเชื่อมระยะไกล)– แขนหุ่นยนต์เคลื่อนหัวเลเซอร์ด้วยความเร็วสูง ใช้สำหรับการประกอบตัวถังรถยนต์ ซึ่งต้องใช้การเชื่อมหลายร้อยจุดต่อคัน

d) การเชื่อมด้วยหุ่นยนต์สำหรับโครงรถยนต์– หุ่นยนต์สำหรับงานหนักที่มีเลเซอร์กำลังสูง (4kW ถึง 8kW) เชื่อมแชสซีและส่วนประกอบเฟรม การผสมผสานระหว่างความเร็วและความแข็งแกร่งนั้นไม่มีใครเทียบได้

บทสรุป

การเชื่อมด้วยเลเซอร์เป็นเทคโนโลยีที่สมบูรณ์และเชื่อถือได้ ซึ่งมีประสิทธิภาพเหนือกว่าวิธีการแบบเดิมๆ ในด้านความเร็ว ความแม่นยำ และความสะอาด ไม่ว่าคุณจะต้องการความกะทัดรัดเครื่องเชื่อมเลเซอร์ (แบบตั้งโต๊ะ)สำหรับร้านค้าขนาดเล็กหรือเซลล์หุ่นยนต์อัตโนมัติเต็มรูปแบบ การทำความเข้าใจพื้นฐานข้างต้นจะช่วยให้คุณตัดสินใจได้ถูกต้อง

พร้อมที่จะเห็นการทำงานของการเชื่อมด้วยเลเซอร์แล้วหรือยัง?ติดต่อ ZGLC Laser เพื่อขอตัวอย่างการเชื่อมฟรีบนชิ้นส่วนของคุณ