Lasersko varjenje se nanaša na postopek obdelave, ki uporablja visoko energijo laserja za spajanje kovin ali drugih termoplastičnih materialov. Glede na različna načela delovanja in prilagajanje različnim scenarijem obdelave lahko lasersko varjenje razdelimo na pet vrst: varjenje s toplotno prevodnostjo, varjenje z globoko penetracijo, hibridno varjenje, lasersko spajkanje in lasersko prevodno varjenje.
Varjenje s toplotno prevodnostjo | Laserski žarek tali dele na površini, staljeni material se meša in strjuje. |
Varjenje z globoko penetracijo | Izjemno visoka trdnost povzroči nastanek ključavnic, ki segajo globoko v material, kar ima za posledico globoke in ozke zvare. |
Hibridno varjenje | Kombinacija laserskega varjenja in MAG varjenja, MIG varjenja, WIG varjenja ali plazemskega varjenja. |
Lasersko spajkanje | Laserski žarek segreje stični del in s tem stopi spajko. Staljena spajka steče v spoj in poveže stični del. |
Lasersko kondukcijsko varjenje | Laserski žarek prehaja skozi ujemajoči se del in tali drug del, ki absorbira laser. Ujemajoči se del se vpne, ko je zvar oblikovan. |
Kot nova vrsta varilne metode ima lasersko varjenje v primerjavi z drugimi tradicionalnimi metodami varjenja prednosti globoke penetracije, visoke hitrosti, majhne deformacije, nizkih zahtev glede varilnega okolja, visoke gostote moči in ni pod vplivom magnetnih polj. Ni omejeno na prevodne materiale, ne zahteva vakuumskih delovnih pogojev in med varjenjem ne proizvaja rentgenskih žarkov. Široko se uporablja na področju visokokakovostne precizne proizvodnje.
Analiza področij uporabe laserskega varjenja
Lasersko varjenje ima prednosti visoke natančnosti, čistoče in varstva okolja, različnih vrst obdelave materialov, visoke učinkovitosti itd. in ima široko paleto aplikacij. Trenutno se lasersko varjenje pogosto uporablja v baterijah, avtomobilih, potrošniški elektroniki, optičnih komunikacijah in drugih področjih.
(1) Baterija
Obstaja veliko proizvodnih postopkov za litij-ionske baterije ali baterijske sklope, in obstaja veliko postopkov, kot so varjenje tesnjenja ventilov, odpornih proti eksploziji, varjenje jezičkov, točkovno varjenje polov baterij, varjenje tesnjenja ohišja in pokrova baterije, varjenje modulov in PACK. Pri drugih postopkih je lasersko varjenje najboljši postopek. Na primer, lasersko varjenje lahko izboljša učinkovitost varjenja in zrakotesnost ventila, odpornega proti eksploziji, hkrati pa je zaradi dobre kakovosti laserskega varjenja mogoče narediti majhno varilno mesto, kar je primerno za aluminijaste trakove z visoko odbojnostjo, bakrene trakove in ozkopasovne baterijske elektrode. Pasno varjenje ima edinstvene prednosti.
(2) Avtomobil
Uporaba laserskega varjenja v procesu izdelave avtomobilov vključuje predvsem tri vrste: lasersko varjenje plošč neenake debeline po meri; lasersko montažno varjenje sklopov karoserije in podsklopov; ter lasersko varjenje avtomobilskih delov.
Lasersko varjenje po meri se uporablja pri načrtovanju in izdelavi karoserije avtomobila. Glede na različne zahteve glede zasnove in zmogljivosti karoserije avtomobila se plošče različnih debelin, različnih materialov, različnih ali enakih zmogljivosti s tehnologijo laserskega rezanja in sestavljanja povežejo v celoto, nato pa se vtisnejo v del karoserije. Trenutno se lasersko varjeni surovci pogosto uporabljajo v različnih delih karoserije avtomobila, kot so ojačitvena plošča prtljažnika, notranja plošča prtljažnika, opora amortizerja, pokrov zadnjega kolesa, notranja plošča stranske stene, notranja plošča vrat, sprednje dno, sprednji vzdolžni nosilci, odbijači, prečni nosilci, pokrovi koles, priključki B-stebričkov, sredinski stebrički itd.
Lasersko varjenje karoserije avtomobila se v glavnem deli na varjenje montaže, varjenje stranskih sten in zgornjega pokrova ter naknadno varjenje. Uporaba laserskega varjenja v avtomobilski industriji lahko na eni strani zmanjša težo avtomobila, izboljša mobilnost avtomobila in zmanjša porabo goriva, na drugi strani pa lahko izboljša zmogljivost izdelka. Kakovost in tehnološki napredek.
Uporaba laserskega varjenja za avtomobilske dele ima prednosti skoraj brez deformacij na varjenem delu, visoke hitrosti varjenja in ni potrebe po toplotni obdelavi po varjenju. Trenutno se lasersko varjenje pogosto uporablja pri izdelavi avtomobilskih delov, kot so menjalniki, dvigalci ventilov, tečaji vrat, pogonske gredi, krmilne gredi, izpušne cevi motorjev, sklopke, osi turbopolnilnikov in šasije.
(3) Mikroelektronska industrija
V zadnjih letih se je z razvojem elektronske industrije v smeri miniaturizacije količina različnih elektronskih komponent vse bolj zmanjševala, postopoma pa so se pojavile tudi pomanjkljivosti prvotnih metod varjenja. Komponente so poškodovane ali pa varilni učinek ni dosegel standardov. V tem kontekstu se lasersko varjenje zaradi svojih prednosti, kot so globoka penetracija, velika hitrost in majhna deformacija, pogosto uporablja na področju mikroelektronske obdelave, kot so ohišje senzorjev, integrirana elektronika in gumbaste baterije.
3. Razvojni status trga laserskega varjenja
(1) Stopnjo prodiranja na trg je še treba izboljšati
V primerjavi s tradicionalno tehnologijo obdelave ima tehnologija laserskega varjenja znatne prednosti, vendar se še vedno sooča s problemom nezadostne stopnje prodiranja pri promociji aplikacij v nižje vmesnih panogah. Tradicionalna proizvodna podjetja zaradi zgodnejšega zagona tradicionalnih proizvodnih linij in mehanske opreme ter pomembne vloge v korporativni proizvodnji nadomeščajo naprednejše proizvodne linije za lasersko varjenje z ogromnimi kapitalskimi naložbami, kar je za proizvajalce velik izziv. Zato je oprema za lasersko obdelavo v tej fazi večinoma skoncentrirana v več pomembnih industrijskih sektorjih z močnim povpraševanjem po proizvodnih zmogljivostih in očitno širitvijo proizvodnje. Potrebe drugih panog je še vedno treba učinkoviteje spodbujati.
(2) Stalna rast velikosti trga
Lasersko varjenje, lasersko rezanje in lasersko označevanje skupaj tvorijo "trojko" laserske mehanike. V zadnjih letih so zaradi napredka laserske tehnologije in padca cen laserjev ter nadaljnje uporabe opreme za lasersko varjenje vozila z novo energijo, litijeve baterije, zasloni, potrošniška elektronika za mobilne telefone in druga področja močno povpraševani. Hitra rast prihodkov na trgu laserskega varjenja je spodbudila hitro rast domačega trga opreme za lasersko varjenje.
Obseg in stopnja rasti kitajskega trga laserskega varjenja v obdobju 2014–2020
(3) Trg je relativno razdrobljen in konkurenčno okolje se še ni stabiliziralo.
Z vidika celotnega trga laserskega varjenja je zaradi značilnosti regionalnih in nižje v verigi podjetij za diskretno proizvodnjo težko oblikovati relativno koncentriran konkurenčni vzorec na trgu laserskega varjenja v proizvodnem sektorju, celoten trg laserskega varjenja pa je relativno razdrobljen. Trenutno se z laserskim varjenjem ukvarja več kot 300 domačih podjetij. Med glavna podjetja za lasersko varjenje spadajo Han's Laser, Huagong Technology itd.
4. Napoved trenda razvoja laserskega varjenja
(1) Pričakuje se, da bo trg ročnih laserskih varilnih sistemov vstopil v obdobje hitre rasti
Zaradi strmega padca stroškov vlakenskih laserjev in postopne zrelosti tehnologije vlakenskega prenosa in ročnih varilnih glav so ročni laserski varilni sistemi v zadnjih letih postopoma postali priljubljeni. Nekatera podjetja so na Tajvan dobavila 200 enot, nekatera mala podjetja pa lahko dobavijo tudi 20 enot na mesec. Hkrati so vodilna podjetja na področju laserjev, kot so IPG, Han's in Raycus, prav tako lansirala ustrezne ročne laserske izdelke.
V primerjavi s tradicionalnim varjenjem z argonskim oblokom ima ročno lasersko varjenje očitne prednosti v kakovosti varjenja, delovanju, varstvu okolja in varnosti ter stroških uporabe v neenakomernih varilnih področjih, kot so gospodinjski aparati, omare in dvigala. Če vzamemo za primer stroške uporabe, imajo operaterji varjenja z argonskim oblokom v moji državi posebne položaje in morajo biti certificirani za delo. Trenutno letni stroški dela zrelega varilca na trgu niso nižji od 80.000 juanov, medtem ko lahko ročno lasersko varjenje uporablja običajne letne stroške dela operaterjev, ki znašajo le 50.000 juanov. Če je učinkovitost ročnega laserskega varjenja dvakrat večja od učinkovitosti varjenja z argonskim oblokom, se lahko stroški dela prihranijo za 110.000 juanov. Poleg tega argonsko obločno varjenje običajno zahteva poliranje za varjenjem, medtem ko lasersko ročno varjenje skoraj ne zahteva poliranja ali le rahlo poliranje, kar prihrani del stroškov dela polirnega delavca. Na splošno je doba vračila naložbe v ročno lasersko varilno opremo približno 1 leto. Glede na trenutno porabo več deset milijonov argonskih obločnih varilnih naprav v državi je prostor za zamenjavo ročnega laserskega varjenja zelo velik, zaradi česar se pričakuje, da bo ročni laserski varilni sistem napovedal obdobje hitre rasti.
Vrsta | Argonsko obločno varjenje | YAG varjenje | Ročno varjenje | |
Kakovost varjenja | Vnos toplote | Velik | Majhna | Majhna |
Deformacija/spodrez obdelovanca | Velik | Majhna | Majhna | |
Oblikovanje zvarov | Vzorec ribjih lusk | Vzorec ribjih lusk | Gladko | |
Nadaljnja obdelava | poljščina | poljščina | Nobena | |
Uporaba operacije | Hitrost varjenja | Počasi | Srednji | Hitro |
Težavnost delovanja | Trdo | Enostavno | Enostavno | |
Varstvo okolja in varnost | Onesnaževanje okolja | Velik | Majhna | Majhna |
Telesne poškodbe | Velik | Majhna | Majhna | |
Stroški varilca | Potrošni material | Varilna palica | Laserski kristal, ksenonska svetilka | Ni potrebe |
Poraba energije | Majhna | Velik | Majhna | |
Površina opreme | Majhna | Velik | Majhna |
Prednosti ročnega laserskega varilnega sistema
(2) Področje uporabe se še naprej širi, lasersko varjenje pa odpira nove razvojne priložnosti.
Tehnologija laserskega varjenja je nova vrsta tehnologije obdelave, ki uporablja usmerjeno energijo za brezkontaktno obdelavo. Bistveno se razlikuje od tradicionalnih metod varjenja. Integrirati jo je mogoče s številnimi drugimi tehnologijami in ustvariti nove tehnologije in industrije, ki bodo lahko nadomestile tradicionalno varjenje na več področjih.
Z naglim napredkom družbene informatizacije doživlja razcvet mikroelektronika, povezana z informacijsko tehnologijo, pa tudi računalniška, komunikacijska, potrošniška elektronika in druge industrije, ki se podujejo na pot nenehne miniaturizacije in integracije komponent. V ozadju te industrije so priprava, povezovanje in pakiranje mikrokomponent ter zagotavljanje visoke natančnosti in zanesljivosti izdelkov trenutno nujni problemi, ki jih je treba premagati. Posledično visoko učinkovita, visoko natančna in varilna tehnologija z nizko stopnjo poškodb postopoma postaja nepogrešljiv del podpore razvoju sodobne napredne proizvodnje. V zadnjih letih se je lasersko varjenje postopoma povečalo na področjih fine mikroobdelave, kot so baterije, avtomobili in potrošniška elektronika, pa tudi na področjih z visoko kompleksno strukturo napredne tehnologije, kot so letalski motorji, raketna letala in avtomobilski motorji. Oprema za lasersko varjenje je odprla nove razvojne priložnosti.
Čas objave: 16. dec. 2021