لقد حقق استخدام ليزر الألياف في إنتاج السيارات نجاحًا كبيرًا، وقد تم استخدامه في العديد من تطبيقات اللحام والقطع، بما في ذلك طلاء الجسم باللون الأبيض، ومكونات التعليق، وتجميعات مجموعة نقل الحركة، والمزيد. وهذا ينبغي أن يكون مفاجئا. توفر ليزرات الألياف العديد من المزايا مقارنة بمعظم التقنيات المستخدمة سابقًا (الليزر وغير الليزر).
ومع ذلك، تظل صناعة السيارات مصدرا هاما للابتكار. في حين تم استخدام ليزر الألياف عالي الطاقة بنجاح في إنتاج السيارات لبعض الوقت، فإن عمليات اللحام الأكثر تطورًا اليوم تتطلب أكثر من مجرد الطاقة من أجل دعم الكهرباء وخفة الوزن. على الرغم من وجود العديد من التطبيقات المختلفة، إلا أن معظمها عادةً ما يتضمن:
مواد رقيقة جدًا أو مواد حساسة لمدخلات الحرارة
"صعب"المواد اللازمة للحام، مثل الألومنيوم والنحاس والفولاذ عالي القوة
لحام مواد مختلفة
لإنجاز هذه المهام الأكثر تحديًا، يجب أن يكون لليزر وظيفتان أساسيتان. الأول هو أن يكون لديك ما يكفي من القوة لدعم الإنتاجية اللازمة. في حالة الأجزاء السميكة، يلزم أيضًا توفير طاقة عالية لتحقيق عمق اختراق كافٍ. والثاني هو القدرة على التحكم بدقة في كيفية توزيع طاقة الليزر على سطح العمل - مكانيًا وزمانيًا.
التحكم في الطاقة والدقة
قامت شركة Coherent GROHE بتطوير ليزر الألياف ذو الوضع الدائري القابل للتعديل (ARM)، المصمم لتوفير الطاقة ودقة التحكم. لتحقيق ذلك، يستخدم ARM مخرج شعاع مزدوج - فهو ينتج نقطة مركزية محاطة بحلقة ليزر أخرى متحدة المركز. يمكن التحكم في قوة الحلقة الأساسية ونبضها بشكل مستقل.
توفر سلسلة Coherent HighLight FL-ARM من ألياف الليزر طاقة إجمالية تصل إلى 10 كيلو واط، وهو مستوى طاقة أكثر من كافٍ لجميع التطبيقات ذات الإنتاجية العالية. في الواقع، تستخدم معظم المنتجات عالية الدقة والمتطلبة عادةً أقل من نصف مستوى الطاقة هذا. لذلك، فإن ليزر Coherent ARM قادر على توفير طاقة ليزر كافية تستهدف موضع اللحام بدقة عند الضرورة.
يعد لحام النحاس مثالاً على كيفية عمل ذلك. تحولت بعض الشركات المصنعة إلى الليزر الأخضر لحام النحاس لأنه يمتصه النحاس بسهولة أكبر من ضوء الأشعة تحت الحمراء لليزر الألياف. ومع ذلك، لا يمكن إنتاج هذه العملية إلا في درجة حرارة الغرفة. بمجرد تسخين النحاس، فإنه يمتص ضوء الأشعة تحت الحمراء بشكل جيد للغاية، وبمجرد وجود ثقب المفتاح، تصبح قدرة النحاس على امتصاص الضوء الأحمر أقوى.
لذلك، عند البدء في لحام النحاس باستخدام ليزر ARM، فإن الخطوة الأولى هي تسخين المادة باستخدام الضوء الدائري فقط حتى تذوب. بعد ذلك، يقوم شعاع مركزي عالي الطاقة بإنشاء ثقب المفتاح. ومع ذلك، أثناء عملية اللحام، يتم الاحتفاظ ببعض الطاقة في العارضة الحلقية لأن هذا يعمل على تثبيت ثقب المفتاح، مما يقلل من التناثر ويؤدي إلى لحام مستقر. عندما يصل الشعاع إلى نهاية اللحام، يتم إيقاف طاقة الحلقة تمامًا وتنخفض الطاقة الأساسية بسلاسة لإنشاء نهاية نظيفة وموحدة.
توفر هذه العملية أيضًا فوائد مماثلة عند لحام المواد الأخرى المطلوبة مثل الألومنيوم والصفائح المعدنية المجلفنة. علاوة على ذلك، فإنه يتيحلحام عالي الدقةمن مواد رقيقة أو حساسة للحرارة.
Pالسيطرة على الزهور
بعض الشركات المصنعة لليزر الألياف مثلمتماسكتشير شركة ARM التابعة لشركة ARM إلى أن منتجاتها تسمح بتوزيع 100% من إجمالي الطاقة بين الحلقات الأساسية، كما لو كانت هذه ميزة.
لكن ليست هذه هي المسألة. تتمثل الميزة الكاملة لأشعة الليزر ARM في أنه من خلال تقسيم الطاقة بين القلب والحلقة، يتم توصيل الحرارة الواردة إلى قطعة العمل المعنية بطريقة تنتج نتائج أفضل من شعاع واحد، كما في مثال لحام النحاس الموصوف سابقًا. وإلا، لماذا لا نستخدم فقط ليزر ألياف قياسي أحادي الشعاع (وأرخص)؟
كان لديهم أيضًا قلق من أن هيكل ARM الخاص بـ Coherent لم يكن "مرنًا" بدرجة كافية.
عند تصنيع النظام، من الضروري تحديد عدد الوحدات التي تغذي الحلقة الأساسية. لذلك، يمكن تكوين ليزر ARM بقدرة 8 كيلو وات مُصمم بأربع وحدات بقدرة 2 كيلو وات بثلاثة نسب مختلفة للطاقة الأساسية/الحلقية. وهي 6 كيلووات/2 كيلووات، أو 4 وات/4 كيلووات، أو 2 كيلووات/6 كيلووات. علاوة على ذلك، لا يمكن تغيير الحد الأقصى لقوة النواة/الحلقة وبالتالي تعتبر "غير مرنة".
ومع ذلك، فإن التكوين لأي جهاز ليزر خاص بالعميل يعتمد على اختبارات العملية التي تم إجراؤها قبل شراء جهاز الليزر. تحدد هذه نسب الطاقة والطاقة الأساسية إلى الأساسية المطلوبة لإنتاج الحجم. علاوة على ذلك، يتم توفير نافذة عملية كبيرة بما يكفي لدعم التكيف مع حالات عدم استقرار الإنتاج (على سبيل المثال، اختلاف مجموعة إلى مجموعة في المواد الخام، وأخطاء التثبيت، وما إلى ذلك).
