Việc sử dụng laser sợi quang trong sản xuất ô tô đã đạt được thành công lớn và chúng đã được sử dụng trong nhiều ứng dụng hàn và cắt, bao gồm thân xe màu trắng, các bộ phận treo, cụm hệ thống truyền động, v.v. Điều này sẽ không có gì đáng ngạc nhiên. Laser sợi quang cung cấp một số lợi thế so với hầu hết các công nghệ được sử dụng trước đây (laser và không laser).
Tuy nhiên, ngành công nghiệp ô tô vẫn là một nguồn đổi mới quan trọng. Mặc dù laser sợi quang công suất cao đã được sử dụng thành công trong sản xuất ô tô một thời gian, nhưng các quy trình hàn phức tạp nhất hiện nay đòi hỏi nhiều thứ hơn là chỉ năng lượng để hỗ trợ điện khí hóa và trọng lượng nhẹ. Mặc dù thực tế có nhiều ứng dụng khác nhau nhưng hầu hết chúng thường liên quan đến:
Vật liệu rất mỏng hoặc vật liệu nhạy cảm với nhiệt đầu vào
"Khó"vật liệu hàn, chẳng hạn như nhôm, đồng và thép cường độ cao
Hàn các vật liệu khác nhau
Để hoàn thành những nhiệm vụ khó khăn hơn này, tia laser phải có hai chức năng chính. Đầu tiên là phải có đủ sức mạnh để hỗ trợ năng suất cần thiết. Trong trường hợp các bộ phận dày hơn, công suất cao cũng cần thiết để đạt được độ sâu xuyên thấu vừa đủ. Thứ hai là khả năng kiểm soát chính xác cách phân bổ năng lượng laser trên bề mặt làm việc - cả về mặt không gian và thời gian.
Kiểm soát sức mạnh và độ chính xác
Coherent GROHE đã phát triển laser sợi quang Chế độ vòng điều chỉnh (ARM), được thiết kế để cung cấp năng lượng và độ chính xác điều khiển. Để đạt được điều này, ARM sử dụng đầu ra chùm tia kép - nó tạo ra một điểm trung tâm được bao quanh bởi một vòng laser đồng tâm khác. Công suất vòng lõi có thể được điều khiển và tạo xung độc lập.
Dòng laser sợi quang Coherent HighLight FL-ARM cung cấp tổng công suất lên tới 10kW, mức công suất quá đủ cho tất cả các ứng dụng có thông lượng cao. Trên thực tế, hầu hết các sản phẩm có yêu cầu cao, có độ chính xác cao thường sử dụng ít hơn một nửa mức năng lượng này. Do đó, laser Coherent ARM có thể cung cấp đủ năng lượng laser nhắm mục tiêu chính xác đến vị trí hàn khi cần thiết.
Hàn đồng là một ví dụ về cách thức hoạt động của nó. Một số nhà sản xuất đã chuyển sang sử dụng tia laser xanh để hàn đồng vì chúng dễ bị đồng hấp thụ hơn so với ánh sáng hồng ngoại của laser sợi quang. Tuy nhiên, quá trình này chỉ có thể được thực hiện ở nhiệt độ phòng. Khi đồng được nung nóng, nó hấp thụ ánh sáng hồng ngoại rất tốt và khi có lỗ khóa, khả năng hấp thụ ánh sáng đỏ của đồng trở nên mạnh mẽ hơn.
Vì vậy, khi bắt đầu hàn đồng bằng laser ARM, bước đầu tiên là làm nóng vật liệu chỉ bằng đèn vòng cho đến khi nóng chảy. Tiếp theo, chùm tia trung tâm công suất cao sẽ tạo ra lỗ khóa. Tuy nhiên, trong quá trình hàn, một phần năng lượng được giữ trong chùm tia vòng vì điều này giúp ổn định lỗ khóa, làm giảm sự bắn tung tóe và mang lại mối hàn ổn định. Khi chùm tia tới cuối mối hàn, nguồn điện vòng sẽ tắt hoàn toàn và nguồn điện lõi giảm xuống một cách êm ái tạo nên đầu mối hàn sạch sẽ, đồng đều.
Quá trình này cũng mang lại lợi ích tương tự khi hàn các vật liệu đòi hỏi khắt khe khác như nhôm và kim loại tấm mạ kẽm. Hơn nữa, nó cho phéphàn có độ chính xác caobằng vật liệu mỏng hoặc nhạy nhiệt.
Pkiểm soát nợ
Một số nhà sản xuất laser sợi quang nhưmạch lạccủa ARM chỉ ra rằng sản phẩm của họ cho phép phân phối 100% tổng công suất giữa các vòng lõi, như thể đó là một lợi thế.
Nhưng đó không phải là trường hợp. Toàn bộ ưu điểm của laser ARM là bằng cách phân chia công suất giữa lõi và vòng, nhiệt tới được dẫn vào phôi tương ứng theo cách tạo ra kết quả tốt hơn so với một chùm tia, như trong ví dụ hàn đồng được mô tả trước đó. Nếu không, tại sao không sử dụng laser sợi quang đơn chùm (và rẻ hơn) tiêu chuẩn?
Họ cũng lo ngại rằng cấu trúc ARM của Coherent không đủ "linh hoạt".
Khi chế tạo hệ thống, cần thiết lập số lượng mô-đun cấp vào vòng lõi. Do đó, một tia laser ARM 8 kW được chế tạo với bốn mô-đun 2 kW có thể được cấu hình với ba tỷ lệ công suất lõi/vòng tối đa khác nhau. Đây là 6 kW/2 kW, 4 W/4 kW hoặc 2 kW/6 kW. Hơn nữa, công suất lõi/vòng tối đa sau đó không thể thay đổi được và do đó được coi là "không linh hoạt".
Tuy nhiên, cấu hình cho bất kỳ loại laser nào của khách hàng đều dựa trên các thử nghiệm quy trình được thực hiện trước khi mua laser. Những thông số này xác định tỷ lệ công suất và công suất giữa các lõi cần thiết để sản xuất số lượng lớn. Hơn nữa, một cửa sổ quy trình đủ lớn được cung cấp để hỗ trợ việc thích ứng với những bất ổn trong sản xuất (ví dụ: sự khác biệt giữa các lô nguyên liệu thô, lỗi kẹp, v.v.).
