Vad är begränsningarna med laserlådmaskiner?

Laserlasmaskiner är en typ av bearbetningsutrustning som använder högenergiga laserstrålar för att sammanfoga material. Med koncentrerad energi, reglerbar värmepåförsel och stabil svetsform används de omfattande för sammanfogning av metallkonstruktionsdelar och precisionskomponenter. I praktiska tillämpningar erbjuder laserlasning betydande fördelar men medför också vissa begränsningar.

I. Fördelar med laserlasning
1. Hög Energidensitet

Laserstrålen har en hög effekttäthet, vilket kan generera en momentan smältbad i ett lokalt område för att uppnå djupgenomskinlig svetsning eller ledningssvetsning. Den är lämplig för arbetsstycken som kräver strikt kontroll av värmepåverkade zoner.

2. Låg värmetillförsel och minimal deformation

Lasersvetsning har låg total värmetillförsel och en smal värmepåverkad zon (HAZ), vilket minskar deformationen av arbetsstycket och gör det lämpligt för tunnväggiga delar och precisionskomponenter.

3. Hög svetshastighet

Lasersvetsning erbjuder hög svetshastighet, lämplig för automatiserade produktionslinjer och ökar produktiviteten.

4. Hög svetskvalitet

Svetsen är smal, har ett högt djup-till-bredd-förhållande och visar konsekvent penetration, vilket uppfyller kraven på hållfasta svetsfogar.

5. Kontaktfri bearbetning

Svetsningshuvudet behöver inte komma i kontakt med arbetsstycket under svetsning, vilket gör det lämpligt för komplexa strukturer eller svetsfogar som är svåra att nå.

II. Begränsningar hos lasersvetsmaskiner
1. Hög krav på monteringsnoggrannhet

Laserstrålen har en liten fläckstorlek och är känslig för svetsfogar, positioneringsnoggrannhet och dimensionstoleranser. För stor fog kan orsaka instabil smältbad, ofullständig sammanfogning eller kollaps.

2. Känslighet för materialytans tillstånd

Material med hög reflektivitet (till exempel koppar, aluminium, guld och silver) har låg absorption av infraröda laserstrålar, vilket lätt kan orsaka reflektion och otillräcklig energikoppling. Ytfett och oxidskikt påverkar också svetsens konsekvens.

3. Hög utrustningskostnad

Laserkällan, optiska komponenter och kylsystem är dyra. Underhåll och kostnader för utbyte av optiska komponenter är högre än för traditionell svetsutrustning.

4. Hög krav på arbetsmiljö

Lasersystem kräver en miljö med konstant temperatur och måste undvika att damm och oljedim kommer in i den optiska banan. Maskiner med hög effekt kräver kylaggregat och stabil elförsörjning.

5. Strikta krav på säkerhetsskydd

Laserstrålning, sprak och reflekterat ljus utgör potentiella risker. Operatörer måste använda skyddsglasögon och använda inkapsling eller säkerhetsljusridåer.

6. Svår svetsinspektion

Djupgenomsläpningsvetsning ger smala och djupa sömmar som gör det svårt att upptäcka inre defekter – såsom porositet, krympningsskavlor och otillräcklig penetration – endast genom visuell kontroll. Röntgen- eller ultraljudsundersökning krävs.

7. Begränsningar vid vetsning av tjockplåt

För material som överstiger en viss tjocklek kan inte envägs-vetsning uppnå fullständig penetration. Flervägs-vetsning eller hybridlaserbågsvetsning kan vara nödvändigt.

8. Känslighet för sprickbildning i vissa material

Kolrika stål, härdade stål och gjutjärn är benägna att få varmsprickor eller kallsprickor vid laser-svetsning. Förvärmning, kontrollerad avsvalning eller vågformsjustering krävs.

III. Tillämpningsbara material och materialbegränsningar
Tillämpliga material:

1. Rostfritt stål

2. Kolstål

3.Aluminium och aluminiumlegemetter

4. Koppar och kopparlegeringar

5. Nickelbaserade legeringar

6. Titanlegeringar

7. Metalltunnskalsmaterial

Materiella begränsningar:

1. Material med hög reflektivitet (koppar, aluminium) kräver blå/gröna laser eller högre effekttäthet.

2. Kolrika stål och segjärn kräver förvärmning eller vågformsstyrd svetsning.

3. Icke-metalliska material (plaster, keramer) kräver olika typer av laser (såsom CO₂- eller pikosekundslaser).

IV. Typiska tillämpningsområden för lasersvetsning

1. Precisionstillverkning: svetsning av elektronikkomponenter, tätningsförslutning av sensorer, svetsning av kontaktflänsar för litiumbatterier.

2. Fordonsindustrin: svetsning av karossstrukturer, svetsning av höghållfast stål, svetsning av batterihus.

3. Luft- och rymdfart: svetsning av tunnväggiga delar i nickelbaserade legeringar och titanlegeringar.

4. Medicintekniska apparater: svetsning av mikroinstrument i rostfritt stål och titan.

5. Hårdvarutillverkning: köksutrustning, metallhöljen, handtag och andra tunnplåtskomponenter.

6. Ny energiindustri: svetsning av koppar–aluminium ledande komponenter, svetsning av motorstatormantlar.

V. Krav på arbetsmiljö

1. Stabil inomhustemperatur (vanligtvis 15–30 °C)

2. Måttlig fuktighet för att undvika kondens

3. Rent luft, fri från damm och oljedimma

4. Stabil elkraft utan spänningsfluktuationer

5. Kylsystem för att underhålla laser- och svetshuvudtemperatur

6. Lasersäkerhetszon med lämplig skyddsutrustning

Laserlasmaskiner erbjuder hög hastighet, hög precision, små värmepåverkade zoner och är lämpliga för automatisering. De stödjer ett brett utbud av metallmaterial och är effektiva för högprecisionslaserapplikationer. Dock kräver de hög monteringsprecision, specifika materialförhållanden och kontrollerade miljöparametrar samt innebär högre kostnader för utrustning och underhåll. Vissa material visar benägenhet för sprickbildning eller problem med energikoppling. I praktiken måste lämpliga lasertyper och lassprocesser väljas utifrån materialkarakteristik, komponentstruktur, tjocklek och produktionskrav