كيفية اختيار روبوتات اللحام بالليزر
ما هو اللحام بالليزر الآلي ومبدأ عمله؟
اللحام بالليزر الروبوتييجمع بين مصدر ضوء الليزر المركز والروبوتات الصناعية القابلة للبرمجة أو الروبوتات التعاونية. إنه يستبدل العمليات اليدوية المحمولة بحركات ميكانيكية مستقرة ويمكن التحكم فيها لتحقيق درجة عالية من التكرار في عمليات اللحام.
يتم تركيز شعاع ليزر عالي الكثافة-طاقة-بشكل دقيق على وصلة قطع العمل، مما يؤدي على الفور إلى إذابة المعدن محليًا لتكوين بركة منصهرة صغيرة. يتحرك رأس الليزر، الذي يقوده الروبوت، بسرعة ثابتة. ينتشر المعدن المنصهر بشكل مستمر ثم يبرد ويتصلب بسرعة، ويشكل لحامًا ذو رابطة معدنية كثيفة.
الميزات الأساسية: يوفر الليزر طاقة عالية التركيز مع مدخلات حرارية منخفضة للغاية ومنطقة ضيقة متأثرة بالحرارة (HAZ)، مما يؤدي إلى الحد الأدنى من تشوه اللحام في قطع العمل. إنها مناسبة للحام الصفائح الرقيقة، الأجزاء الدقيقة والمعادن المتباينة.
معجم المصطلحات المهنية
| المصطلح المهني | تعريف |
|---|---|
| الحرارة-المنطقة المتأثرة (HAZ) | المنطقة المجاورة لخط اللحام التي يتم تسخينها ولكن غير ذائبة. تؤدي المنطقة المتأثرة بالحرارة الأصغر- إلى تقليل تشوه اللحام في قطعة العمل. |
| بركة المنصهرة | المنطقة المعدنية السائلة المحلية التي تتشكل بعد أن يذوب الليزر وصلة اللحام. |
| مدخلات الحرارة | الطاقة الممتصة لكل وحدة طول من خط اللحام. تكمن الميزة الأساسية لللحام بالليزر في الطاقة المركزة وانخفاض إجمالي مدخلات الحرارة. |
المزايا الأساسية للحام بالليزر الآلي
دقة عالية جدًا في تحديد المواقع بشكل متكرر
تصل دقة تحديد المواقع المتكررة للروبوت الصناعي ذو 6 محاور إلى 0.02 ~ 0.05 مم. بالنسبة للإنتاج الضخم لآلاف قطع العمل، يظل موضع اللحام وعمق الاختراق وتشكيل اللحام ثابتًا تمامًا، مما يؤدي إلى القضاء على أخطاء التشغيل اليدوية وتقليل معدلات إعادة العمل بشكل كبير.
تشوه منخفض وجودة سطحية فائقة
مع مدخلات الحرارة المنخفضة، لا تظهر الصفائح الرقيقة أي اعوجاج واضح بعد اللحام. اللحامات ضيقة وناعمة، مما يسمح بحذف عملية الطحن أو تبسيطها إلى حد كبير، مما يقلل بشكل كبير من معدل الإصلاح.
تحسين كفاءة المعالجة بشكل كبير
بالنسبة لعمليات اللحام ذات الطول نفسه، فإن سرعة اللحام لنظام اللحام الآلي بالليزر هي 3 إلى 8 أضعاف لحام TIG و2 إلى 5 أضعاف لحام MIG. يكون اكتساب الكفاءة أكثر وضوحًا بالنسبة إلى اللحامات الطويلة المستقيمة والأجزاء القياسية المنتجة بكميات كبيرة. يقتصر التحسين على اللحامات القصيرة والمعقدة وذات الأشكال الخاصة-، لذلك يجب عدم توقع زيادة الكفاءة بمقدار عشرة أضعاف بشكل أعمى.
العمالة-توفير الإنتاج الآلي
تتوفر عملية التحول الليلي غير المراقب- بمجرد اكتمال التشغيل. يتم تحويل الموارد البشرية من اللحام اليدوي إلى البرمجة وتشغيل الأدوات وفحص المعدات، مما يخفف من صعوبة توظيف عمال اللحام المحترفين.
تعزيز السلامة التشغيلية
يتمركز المشغلون خارج حاوية أمان الليزر، لتجنب الإصابات المباشرة الناجمة عن الحروق الضوئية القوية، وتناثر الحرارة المرتفعة، وأبخرة اللحام، والتعرض لبخار الزنك.
متوافق مع لحام المواد الخاصة
إنها تدعم اللحام اللفة للفولاذ الكربوني، الفولاذ المقاوم للصدأ، الصفائح المجلفنة، سبائك الألومنيوم، النحاس، سبائك التيتانيوم والمعادن المختلفة. يمكن تحقيق تشكيل لحام مستقر للمواد شديدة الانعكاس عند إقرانها بمولدات ليزر ذات طاقة عالية-.
كيفية اختيار روبوت اللحام بالليزر
القيود التسلسلية في اختيار المعدات: طاقة الليزر ← نوع جسم الروبوت ← الملحقات المساعدة. لن يتم تضييق نطاق اختيار العنصر اللاحق إلا بعد تأكيد المعلمة السابقة.
الخطوة 1: تحديد قوة الليزر بناءً على مادة قطعة العمل وسمك اللوحة
يتوفر نوعان من ليزر الألياف: ليزر الألياف ذو الموجة المستمرة- (مثالي للحام الاختراق العميق والألواح السميكة) وليزر الألياف النبضي (للمكونات الدقيقة الدقيقة للغاية{{1}). يعد الجدول أدناه بمثابة مرجع لتحديد -موجة ليزر الألياف المستمرة. يتأثر اختراق اللحام الفعلي بكمية إزالة التركيز، وسرعة اللحام، ووضع تغذية الأسلاك، ونوع غاز التدريع وفجوة التجميع. يعد التحقق التجريبي من العملية إلزاميًا قبل الإنتاج الضخم الرسمي.
الجدول المرجعي للاختيار -ليزر الألياف الموجي المستمر
| مادة | 1–1.5 كيلووات من ألياف الليزر المستمرة-ليزر الألياف | 2–3 كيلو واط مستمر-موجة ليزر الألياف | 6 كيلو واط وما فوق-موجة ليزر الألياف المستمرة | ملاحظات خاصة |
|---|---|---|---|---|
| الكربون الصلب | اللحام الذاتي للصفائح الرقيقة أقل من أو يساوي 2 مم | حشو سلك لحام للألواح 2-5 مم | لحام متعدد التمريرات للاختراق العميق للألواح من 5 إلى 10 مم | تعد نماذج 2 كيلو واط و3 كيلو واط من الخيارات السائدة للأجزاء الهيكلية العامة |
| الفولاذ المقاوم للصدأ | مكونات إغلاق دقيقة أقل من أو تساوي 2 مم | خزانات من الصفائح المعدنية بسمك 2-4 ملم | مكونات هيكلية سميكة 4-8 ملم | يفضل استخدام التدريع بالأرجون لتجنب الأكسدة وتغير اللون الأصفر |
| الصلب المجلفن | صفائح رقيقة أقل من أو تساوي 1.2 مم؛ مطلوب إزالة طبقة الزنك مقدما | خزائن 2-4 ملم؛ اللحام المتأرجح إلزامي | مكونات هيكلية مجلفنة سميكة | يؤدي تبخير الزنك بسهولة إلى ظهور مسامية كثيفة؛ يحظر اللحام الذاتي المباشر |
| سبائك الألومنيوم | ينطبق فقط على قطع العمل الرفيعة-التي لا يزيد سمكها عن 0.8 مم | لحام سلك الحشو للصفائح الرقيقة 1-3 مم | صفائح ألومنيوم متوسطة السمك-من 3 إلى 6 مم | انعكاسية عالية لليزر اعتماد عملية إزالة التركيز السلبي وزيادة معدل تدفق الغاز التدريعي |
| النحاس / النحاس ومواد أخرى شديدة الانعكاس | من الصعب تشكيل اللحامات الفعالة؛ غير مستحسن | لحام الصفائح الرقيقة مع تحكم صارم في العملية وسلك الحشو | يلزم وجود-ليزر عالي الطاقة يزيد عن 6 كيلووات بالإضافة إلى شكل موجة نبضي | تعتبر المعالجة المسبقة لتلميع السطح وتدريع الأرجون النقي ضرورية |
هناك مفهومان خاطئان شائعان في اختيار طاقة الليزر
الشراء غير المتعمد لنماذج الطاقة-عالية جدًا-: سيؤدي ذلك إلى ارتفاع تكاليف شراء المعدات، وتبريد المياه، وحماية السلامة. تكون الصفائح الرقيقة معرضة بدرجة كبيرة للاحتراق-. يلزم حجز هامش طاقة بنسبة 10%-20% فقط؛ أعلى-المواصفات العالية-نماذج الطاقة غير ضرورية.
إهمال متطلبات الطاقة للمواد شديدة الانعكاس: يعكس الألومنيوم والنحاس معظم طاقة الليزر. بالنسبة لنفس سماكة اللوحة، تكون طاقة الليزر المطلوبة أكثر من ضعف طاقة الفولاذ الكربوني. سيؤدي اختيار معلمات الطاقة بناءً على الفولاذ الكربوني إلى اندماج غير مكتمل ولحامات باردة.
الخطوة 2: اختيار جسم الروبوت (مقارنة نوعين من الروبوتات، باستثناء اللحام بالليزر المحمول)
ينطبق هذا التحديد فقط على المعدات ذات 6 محاور لمحطات العمل الآلية، والتي يتم تحديدها بناءً على مخرجات الإنتاج وتكرار تغيير المنتج ومساحة المصنع والميزانية:
1. ذراع آلي صناعي ثابت ذو 6 محاورسيناريوهات التطبيق: الإنتاج الضخم لمنتج واحد، وخطوط الإنتاج-ذات الدورة العالية، وقطع العمل-الثقيلة السميكة. المزايا: حمولة عالية، ونطاق وصول اختياري واسع، وسرعة حركة سريعة، وثبات ممتاز للتشغيل المستمر على المدى الطويل-. العيوب: إشغال مساحة أرضية كبيرة، واستثمار أعلى في كابينة أمان الليزر المغلقة المتطابقة، ووقت تشغيل أطول لتغييرات المنتج.
2. الروبوت التعاوني (كوبوت)سيناريوهات التطبيق: الإنتاج على دفعات متوسطة وصغيرة-، والتغييرات المتكررة للمنتج لأنواع متعددة من المنتجات، ومساحة المصنع المحدودة، والميزانيات المقيدة. المزايا: لا توجد حاجة إلى كابينة أمان للخدمة الشاقة-، ومرونة عالية، وتغيير موضع سريع واستبدال الأدوات، بالإضافة إلى سهولة التشغيل والتشغيل. العيوب: حمولة منخفضة نسبيًا، وسرعة حركة أقل من الأذرع الآلية الصناعية، وقدرة إنتاجية محدودة في ظل ظروف العمل التي تتطلب لحام اختراق عميق للألواح السميكة.
ملخص الاختيار
اختر روبوتًا صناعيًا مكونًا من 6-محاور إذا كانت هناك حاجة إلى قدرة إنتاجية عالية وإنتاج فردي-متنوع بكميات كبيرة. اختر روبوتًا تعاونيًا لإنتاج-متنوعات متعددة ومساحة محدودة لورشة العمل ونشر أتمتة منخفضة التكلفة على مستوى المبتدئين.
الخطوة 3: قائمة مراجعة الاختيار للمكونات المساعدة الأساسية
رأس اللحام بالليزر
يُفضل استخدام رؤوس اللحام ذات وظيفة اللحام المتذبذب، والتي يمكن أن تعوض فجوات التجميع التي تتراوح من 0.2 مم إلى 0.8 مم وتوسيع طبقات اللحام. يجب أن يتطابق البعد البؤري مع مساحة تشغيل قطع العمل. تعتبر رؤوس اللحام المتأرجحة إلزامية لألواح الفولاذ المجلفنة وقطع عمل الألومنيوم.
مولد الليزر
يجب أن تتوافق الطاقة مع المعلمة المحددة في الخطوة الأولى لاختيار المعدات. يوصى بالعلامات التجارية التي تتمتع بخدمة ما بعد البيع- المحلية ومعدلات فشل منخفضة. يتم استخدام - ليزر الألياف الموجي المستمر للحام الاختراق العميق المستمر، بينما يتم استخدام الليزر النبضي للأجزاء الدقيقة الدقيقة للغاية -.
وحدة تغذية الأسلاك المؤازرة
مطلوب وحدة تغذية سلكية -مؤازرة لضمان تغذية الأسلاك بشكل مستقر دون تشويش. وهو يدعم أقطار الأسلاك المشتركة 0.8 مم، 1.0 مم و 1.2 مم. يمكن حذف تغذية الأسلاك لاعتماد اللحام الذاتي فقط من أجل -وصلات الصفائح الدقيقة الدقيقة مع فجوات التجميع أقل من 0.1 مم. يعد لحام سلك الحشو أمرًا إلزاميًا للألواح السميكة والفجوات الكبيرة والمفاصل عالية الضغط.
نظام تتبع رؤية التماس اللحام
رؤية ثنائية الأبعاد: منخفضة التكلفة، ومناسبة لعمليات اللحام المستقيمة البسيطة.
رؤية ليزر ثلاثية الأبعاد: قادرة على اكتشاف الفجوات وقياس فرق الارتفاع وتصحيح الانحراف تلقائيًا، وهو أمر ضروري لقطع العمل المتعددة -المتنوعة وعالية الدقة-. يمكن إزالة نظام الرؤية لخفض تكاليف قطع العمل البسيطة-ذات الإنتاج الضخم من النوع الفردي-.
المبرد الصناعي
يجب أن يتوافق المبرد مع القوة المقدرة لليزر. يلزم توفير مبردات مزدوجة-مزدوجة للتحكم في درجة الحرارة-للنماذج ذات الطاقة العالية-لتبريد مولد الليزر ورأس اللحام بشكل منفصل. سوف تؤدي المبردات ذات الحجم الصغير إلى تقليل طاقة المعدات وتقليل كفاءة دورة خط الإنتاج بشكل مباشر. ينبغي حجز هامش قدرة التبريد الإضافية للمبردات لورش العمل ذات درجات الحرارة المحيطة العالية.
نقاط المعالجة الرئيسية للحام بالليزر الآلي
بداية القوس / التحكم في نهاية القوس
أضف وظائف منحدر الطاقة التدريجي-للأعلى والمنحدر-للأسفل في برنامج الروبوت لتجنب المسامية عند بدء القوس وشقوق الحفرة عند انتهاء القوس. قم بتمديد مدة غاز حماية التدفق اللاحق-للألواح الرقيقة لمنع أكسدة اللحام.
معلمات اللحام التذبذب
يتراوح عرض التذبذب القياسي من 0.6 مم إلى 1.5 مم بتردد تذبذب يتراوح بين 10-30 هرتز. يجب اعتماد سعة تذبذب أكبر لفجوات التجميع الأوسع.
سرعة السفر المرجعية للروبوتات (ليزر الألياف-المستمر)
اللحامات الرقيقة -ذاتية الغلق: 800–2000 مم/دقيقة
اللحامات الهيكلية لسلك حشو الصفائح المتوسطة والسميكة: 300-800 مم / دقيقة
قطع عمل من سبائك الألومنيوم عالية الانعكاس: 200-500 مم/دقيقة
لحام متعدد-طبقات ومتعدد-ممر
بالنسبة للألواح التي يزيد سمكها عن 6 مم، يلزم لحام الطبقات. استخدم طاقة عالية لتمرير الجذر لضمان اختراق اللحام، وتقليل الطاقة لتمرير السد لتحسين مظهر اللحام. يجب تنظيف طبقة الأكسيد السطحية بعد كل طبقة لحام.
لمعرفة ما إذا كنا مناسبين أم لا، ضع مطلبًا حقيقيًا أمام المهندس. أرسل رسم الجزء الخاص بك، ووقت الدورة، وقيود الخلية، وسنعود إليك بالتكوين والمهلة الزمنية.
