כיצד לבחור רובוטים לריתוך לייזר
מהו ריתוך לייזר רובוטי ועיקרון העבודה שלו?
ריתוך לייזר רובוטימשלב מקור אור לייזר ממוקד עם רובוטים תעשייתיים הניתנים לתכנות או רובוטים משותפים. הוא מחליף פעולות ידניות של כף יד בתנועות מכניות יציבות וניתנות לשליטה כדי להשיג רמה גבוהה של חזרה בתהליכי ריתוך.
קרן לייזר בצפיפות-אנרגיה- גבוהה ממוקדת בדיוק בחיבור של חלקי עבודה, וממיסה באופן מיידי את המתכת באופן מקומי ליצירת בריכה מותכת זעירה. מונע על ידי הרובוט, ראש הלייזר נע במהירות קבועה. המתכת המותכת מתפשטת ברציפות ולאחר מכן מתקררת ומתמצקת במהירות, ויוצרת ריתוך עם מליטה מתכתית צפופה.
תכונות ליבה: הלייזר מספק אנרגיה מרוכזת ביותר עם כניסת חום נמוכה במיוחד ואזור חום-מושפע צר (HAZ), וכתוצאה מכך עיוות ריתוך מינימלי של חלקי עבודה. הוא מתאים לריתוך פלטות דקות, חלקים מדויקים ומתכות שונות.
מילון מונחים של מונחים מקצועיים
| מונח מקצועי | הַגדָרָה |
|---|---|
| חום-אזור מושפע (HAZ) | האזור הסמוך לתפר הריתוך שחומם אך לא נמס. אזור מושפע חום- קטן יותר מוביל לעיוות ריתוך פחות של חלק העבודה. |
| בריכה מותכת | אזור המתכת הנוזלית המקומית שנוצר לאחר שהלייזר ממיס את מפרק הריתוך. |
| כניסת חום | האנרגיה הנספגת ליחידת אורך של תפר הריתוך. היתרון המרכזי של ריתוך לייזר טמון באנרגיה מרוכזת ותפוקת חום כללית נמוכה. |
יתרונות הליבה של ריתוך לייזר רובוטי
דיוק מיקום חוזר-גבוה במיוחד
דיוק המיקום החוזר של הרובוט התעשייתי בעל 6 הצירים מגיע ל-0.02~0.05 מ"מ. לייצור המוני של אלפי חלקי עבודה, מיקום הריתוך, עומק החדירה והיווצרות הריתוך נשארים עקביים לחלוטין, מבטל שגיאות הפעלה ידניות ומפחית מאוד את שיעורי העיבוד מחדש.
דפורמציה נמוכה ואיכות פני שטח מעולה
עם קלט חום נמוך, צלחות דקות לא מציגות עיוות ברור לאחר הריתוך. הריתוכים צרים וחלקים, מה שמאפשר לוותר על תהליך השחזה או לפשט אותו מאוד, מה שמפחית משמעותית את קצב התיקון.
יעילות עיבוד משופרת מאוד
עבור ריתוכים באורך זהה, מהירות הריתוך של מערכת הריתוך הרובוטית בלייזר היא פי 3 עד 8 מזו של ריתוך TIG ופי 2 עד 5 של ריתוך MIG. הרווח ביעילות יוצא דופן ביותר עבור ריתוכים ישרים ארוכים וחלקים סטנדרטיים-מייצור המוני. השיפור מוגבל עבור ריתוכים קצרים, מורכבים ומיוחדים בצורת-, כך שאין לצפות לעיוורון לעלייה ביעילות של פי עשרה.
עבודה-חוסכת ייצור אוטומטי
פעולת משמרת לילה ללא השגחה-זמינה לאחר השלמת ההפעלה. משאבי אנוש מועברים מריתוך ידני לתכנות, הזמנת כלי עבודה ובדיקת ציוד, מה שמקל על הקושי בגיוס רתכים מקצועיים.
בטיחות תפעולית משופרת
המפעילים מוצבים מחוץ למתחם בטיחות הלייזר, נמנעים מפציעות ישירות הנגרמות מכוויות קלות חזקות, התזות-בטמפרטורה גבוהה, אדי ריתוך וחשיפה לאדי אבץ.
תואם לריתוך של חומרים מיוחדים
הוא תומך בריתוך של פלדת פחמן, נירוסטה, יריעות מגולוונות, סגסוגת אלומיניום, נחושת, סגסוגת טיטניום ומתכות שונות. ניתן להשיג יצירת ריתוך יציבה עבור חומרים מחזירי אור בשילוב עם מחוללי לייזר- בהספק גבוה.
כיצד לבחור רובוט ריתוך בלייזר
אילוצים עוקבים בבחירת ציוד: כוח לייזר ← סוג גוף רובוט ← אביזרי עזר. היקף הבחירה של הפריט הבא יצטמצם רק לאחר אישור הפרמטר הקודם.
שלב 1: קבע את כוח הלייזר על סמך חומר היצירה ועובי הלוח
שני סוגים של לייזרים סיבים זמינים: לייזרים סיבים- רציפים (אידיאליים לריתוך חדירה עמוקה ולצלחות עבות) ולייזרי סיבים פועמים (לרכיבי דיוק דקים במיוחד). הטבלה שלהלן משמשת כאסמכתא לבחירת לייזר-מתמשכת בסיבי גל. חדירת הריתוך בפועל מושפעת מכמות ביטול המיקוד, מהירות הריתוך, מצב הזנת חוט, סוג גז המגן ומרווח ההרכבה. אימות ניסוי תהליך הוא חובה לפני ייצור המוני רשמי.
טבלת התייחסות לבחירה עבור לייזרים רציפים-סיבי גלי
| חוֹמֶר | 1–1.5 קילוואט רציף-לייזר סיבים גלי | לייזר גלי סיבי 2–3kW רציף- | 6 קילוואט ומעלה לייזר גלי סיבי-מתמשך | הערות מיוחדות |
|---|---|---|---|---|
| פלדת פחמן | ריתוך אוטוגני לפלטות דקות פחות או שווה ל-2 מ"מ | ריתוך תיל מילוי לצלחות 2-5 מ"מ | ריתוך חדירה עמוק רב-לצלחות 5-10 מ"מ | דגמי 2kW ו-3kW הם אפשרויות מיינסטרים עבור חלקי מבנה כלליים |
| נירוסטה | רכיבי איטום מדויקים פחות או שווה ל-2 מ"מ | ארונות מתכת בעובי של 2-4 מ"מ | רכיבים מבניים עבים של 4-8 מ"מ | עדיף מיגון ארגון כדי למנוע חמצון ושינוי צבע צהוב |
| פלדה מגולוונת | צלחות דקות פחות או שווה ל-1.2 מ"מ; הסרת שכבת אבץ נדרשת מראש | ארונות של 2-4 מ"מ; ריתוך מתנודד הוא חובה | רכיבים מבניים מגולוונים עבים | אידוי אבץ גורם בקלות לנקבוביות צפופה; ריתוך אוטוגני ישיר אסור |
| סגסוגת אלומיניום | ישים רק עבור חלקי עבודה-דקים במיוחד בטווח של 0.8 מ"מ | ריתוך תיל מילוי עבור צלחות דקות של 1-3 מ"מ | לוחות אלומיניום בעובי-בינוני של 3-6 מ"מ | רפלקטיביות לייזר גבוהה; לאמץ תהליך דה-פוקוס שלילי ולהגדיל את קצב זרימת גז המיגון |
| נחושת/פליז וחומרים אחרים בעלי רפלקציה גבוהה | קשה ליצור ריתוכים יעילים; לא מומלץ | ריתוך צלחת דקה עם בקרת תהליך קפדנית וחוט מילוי | נדרש לייזר-בהספק גבוה מעל 6kW פלוס צורת גל פועם | יש צורך בטיפול מקדים בליטוש פני השטח ומיגון ארגון טהור |
שתי תפיסות שגויות נפוצות בבחירת כוח לייזר
רכישה עיוורת של דגמי-הספק- במיוחד: זה יוביל לעלויות גבוהות יותר ברכישת ציוד, קירור מים והגנה על בטיחות. צלחות דקות נוטות מאוד להישרף-. יש לשמור רק מרווח כוח של 10%–20%; דגמי-מפרט גבוהים-עליון אינם נחוצים.
הזנחת דרישות הספק לחומרים מחזירי אור: אלומיניום ונחושת משקפים את רוב אנרגיית הלייזר. עבור אותו עובי צלחת, כוח הלייזר הנדרש הוא יותר מפי שניים מזה של פלדת פחמן. בחירת פרמטרי הספק המבוססים על פלדת פחמן תגרום להיתוך לא שלם ולריתוכים קרים.
שלב 2: בחירת גוף רובוט (השוואה של שני סוגי רובוטים, לא נכלל ריתוך בלייזר כף יד)
בחירה זו חלה רק על ציוד בעל 6 צירים עבור תחנות עבודה אוטומטיות, שנקבע על סמך תפוקת ייצור, תדירות החלפת מוצר, שטח מפעל ותקציב:
1. זרוע רובוטית תעשייתית קבועה בת 6 ציריםתרחישי יישומים: ייצור המוני של מוצר בודד, קווי ייצור-במחזור גבוה וחלקי עבודה כבדים של לוחות-עבים. יתרונות: עומס גבוה, טווח טווח אופציונלי רחב, מהירות תנועה מהירה ויציבות מצוינת לפעולה רציפה-לטווח ארוך. חסרונות: תפוסת שטח רצפה גדולה, השקעה גבוהה יותר עבור תא בטיחות לייזר סגור תואם, וזמן הפעלה ארוך יותר עבור החלפות מוצרים.
2. רובוט שיתופי (קובוט)תרחישי יישום: ייצור-בינוני וקטן, החלפות תכופות של מוצרים עבור סוגי מוצרים מרובים, שטח מפעל מוגבל ותקציבים מוגבלים. יתרונות: אין צורך בתא בטיחות-כבד, גמישות גבוהה, מיקום מהיר והחלפת כלי עבודה, כמו גם תפעול והפעלה פשוטים. חסרונות: מטען נמוך יחסית, מהירות תנועה נמוכה יותר מאשר זרועות רובוטיות תעשייתיות וכושר ייצור מוגבל בתנאי עבודה הדורשים ריתוך חדירה עמוקה ללוחות עבים.
סיכום בחירה
בחר רובוט תעשייתי בעל 6-צירים אם נדרשת כושר ייצור גבוה וייצור המוני- יחיד. בחר ברובוט שיתופי לייצור-רב-זנים, שטח סדנאות מוגבל ופריסת אוטומציה ברמת-עלות נמוכה.
שלב 3: רשימת בדיקה לבחירה עבור רכיבי עזר הליבה
ראש ריתוך בלייזר
מועדפים ראשי ריתוך עם פונקציית ריתוך מתנודד, שיכולים לפצות על פערי הרכבה הנעים בין 0.2 מ"מ ל-0.8 מ"מ ולהרחיב תפרי ריתוך. אורך המוקד יתאים לחלל ההפעלה של חלקי העבודה. ראשי ריתוך מתנודדים הם חובה עבור יריעות פלדה מגולוונת וחלקי עבודה מאלומיניום.
מחולל לייזר
ההספק יתאים לפרמטר שנקבע בשלב הראשון של בחירת הציוד. מומלץ מותגים עם שירות לאחר-מכירה מקומי ושיעורי כשל נמוכים. לייזרים רציפים של סיבי גל- מאומצים לריתוך רציף של חדירה עמוקה, בעוד שלייזרים פולסים משמשים לחלקים מדויקים במיוחד-.
מזין חוטי סרוו
נדרש מזין תיל מונע-על מנת להבטיח הזנה יציבה ללא חסימה. הוא תומך בקוטר חוטים נפוצים של 0.8 מ"מ, 1.0 מ"מ ו-1.2 מ"מ. ניתן להשמיט את הזנת החוטים כדי לאמץ ריתוך אוטוגני רק עבור חיבורי חיכוך מדויקים- של לוחות דקים עם מרווחי הרכבה של פחות מ-0.1 מ"מ. ריתוך חוטי מילוי הוא חובה עבור צלחות עבות, מרווחים גדולים ומפרקי מתח גבוהים-.
מערכת מעקב ראיית תפר ריתוך
2D Vision: עלות נמוכה, מתאים לריתוכים ישרים פשוטים.
ראיית לייזר תלת מימדית: מסוגלת לזהות פערים, מדידת הפרשי גובה ותיקון סטייה אוטומטית, החיוני עבור חלקי עבודה מרובי-מגוון ודיוק- גבוה. ניתן להסיר את מערכת הראייה כדי להוזיל עלויות עבור חלקי עבודה פשוטים-מייצור המוני-.
צ'ילר תעשייתי
יש להתאים את הצ'ילר להספק המדורג של הלייזר. נדרשים צ'ילרים כפולים-בטמפרטורה כפולה-לדגמי עוצמה גבוהה- כדי לקרר את מחולל הלייזר וראש הריתוך בנפרד. צ'ילרים בגודל נמוך יפעילו הפחתת הספק של הציוד ויפחיתו ישירות את יעילות מחזור קו הייצור. יש לשמור מרווח קיבולת קירור נוסף לצ'ילרים לבתי מלאכה עם טמפרטורות סביבה גבוהות.
נקודות עיקריות בתהליך לריתוך לייזר רובוטי
בקרת קשת התחלה / קשת סוף
הוסף פונקציות של העלאת כוח-הדרגתית-למטה בתוכנית הרובוט כדי למנוע נקבוביות בתחילת הקשת ומסדקי מכתש בסיום הקשת. הארך את משך זמן הגז המגן על הזרימה- עבור לוחות דקות כדי למנוע חמצון ריתוך.
פרמטרים של ריתוך תנודה
רוחב התנודה הסטנדרטי נע בין 0.6 מ"מ ל-1.5 מ"מ עם תדר תנודה של 10-30 הרץ. יש לאמץ משרעת תנודה גדולה יותר עבור פערי הרכבה רחבים יותר.
התייחסות למהירות נסיעה לרובוטים (רציף-לייזר סיבים גלי)
ריתוך אטימה אוטוגני של לוחות דקים-: 800-2000 מ"מ/דקה
ריתוכים מבניים לחוטי מילוי לוחות בינוניים ועבים: 300-800 מ"מ/דקה
חלקי עבודה מסגסוגת אלומיניום מחזירי אור: 200–500 מ"מ לדקה
ריתוך רב-שכבתי ורב-מעבר
עבור צלחות עבות מ-6 מ"מ, נדרש ריתוך שכבות. השתמש בהספק גבוה עבור מעבר השורש כדי להבטיח חדירת ריתוך, והפחת את ההספק עבור מעבר המכסה כדי לייעל את מראה הריתוך. יש לנקות את שכבת תחמוצת השטח לאחר כל שכבת ריתוך.
כדי לראות אם אנחנו מתאימים, הציבו דרישה אמיתית בפני מהנדס. שלח את ציור החלק שלך, זמן מחזור ומגבלות תאים, ונחזור עם תצורה וזמן אספקה.
