Pengelasan Laser: Membuka Presisi, Efisiensi, dan Inovasi

Perkembangan terbaru untuk teknologi laser yang lebih terjangkau dan mampu sedang digabungkan dengan robot industri berkinerja tinggi, memberikan produsen presisi dan fleksibilitas yang lebih besar (dibandingkan proses pengelasan robotik tradisional, namun terpercaya) untuk produktivitas yang lebih tinggi di lantai pabrik. Selain itu, bahan yang dulu dianggap di sektor industri sebagai tidak dapat di las kini dapat diproduksi dengan mudah, seringkali menciptakan produk unik sambil mengurangi boros.

Digunakan secara luas untuk mengganti aplikasi spot welding untuk produsen penerbangan dan antariksa, otomotif, dan peralatan berat, remote laser welding (RLW) – teknik pengelasan laser non-kontak – mulai melihat peningkatan penggunaan untuk aplikasi yang lebih kompleks di berbagai industri, terutama untuk manufaktur volume tinggi. Sementara pengelasan robotik tradisional masih merupakan metode yang disukai untuk berbagai tugas, aplikasi yang memerlukan akurasi dan kecepatan tertinggi lebih cocok untuk robot industri yang dilengkapi dengan kepala pengelasan laser jarak jauh. Apakah Anda baru mulai mempelajari RLW atau Anda lebih dekat untuk melakukan pembelian robot, informasi berikut mungkin membantu proses pengambilan keputusan Anda.

Mengapa Remote Laser Welding?

Remote Laser Welding adalah "remote" karena kepala laser menggunakan stand-off yang lebih panjang 100-150 mm untuk sinar berjalan dari kepala ke titik yang difokuskan pada bagian. Optik fiber digunakan untuk menyalurkan sinar laser ke alat ujung lengan kepala laser – yang sangat meningkatkan fleksibilitas gerak robot, meminimalkan interferensi, dan mencegah kerusakan yang mahal karena tabrakan. Sebuah kepala pengelasan laser jarak jauh kemudian memfokuskan dan memandu sinar laser dengan cepat dengan cermin yang dikendalikan oleh motor galvanometer (motor servo terprogram, inersia rendah).

Ini menjadikan akurasi robot sebagai faktor sekunder, memungkinkan produsen untuk menerapkan robot beban berat tradisional, seperti SP165 atau GP180 untuk memosisikan kepala. Menggunakan robot gaya konvensional seperti ini, daripada robot presisi tinggi, seperti MC2000 II, seringkali lebih murah dan cocok dengan periode pengembalian target yang lebih baik.

Demikian pula, kepala pengelasan laser jarak jauh memiliki perangkat lunak khusus, yang memungkinkan program beroperasi sementara robot bergerak. Ini biasanya dikenal sebagai pengelasan "on-the-fly". Sementara sejumlah kecil aplikasi menggunakan konfigurasi "on-the-fly", Yaskawa menawarkan fitur yang memicu output berdasarkan posisi robot, menyinkronkan gerakan robot dan gerakan kepala laser pada titik yang sama setiap kali.

Apakah RLW Hemat Biaya?

Sementara pengelasan laser masih melibatkan biaya modal besar untuk laser, kepala, dan pendingin, harganya terus turun. Untuk memuji jenis investasi modal awal ini, penting untuk menutup biaya dengan memiliki volume yang cukup. Jika produksi volume tinggi menjadi perbicaraan, berbicara dengan penyedia robot terpercaya tentang kelebihan dan kekurangan pengelasan laser robotik dibandingkan memasang robot las dengan spot gun dan timer untuk aplikasi khusus Anda mungkin bermanfaat.

Demikian pula, pengelasan laser robotik biasanya menggunakan laser YAG (kombinasi kristal yttrium, aluminum, dan garnet) yang memiliki cahaya berbahaya, membutuhkan pelapis kedap cahaya. Ini menambahkan biaya tambahan dan mungkin tidak praktis untuk struktur besar seperti badan mobil. Untuk mengatasi pengelasan laser pada bagian yang lebih besar, beberapa kepala pengelasan laser menggunakan "boot" yang mengelilingi area las, membentuk segel kedap cahaya. Seperti yang terlihat dengan Laser Seam Stepper (LSS) IPG, ini melokalisasi persyaratan pelapis kedap cahaya, tetapi membatasi panjang dan jangkauan las, menjadikannya pengganti yang ideal untuk las spot atau jenis las jarak jauh.

Apakah RLW satu-satunya cara untuk las laser?

Kepala pengelasan laser jarak jauh memberikan keuntungan memindahkan sinar dengan cepat atas area luas dan mungkin tidak memerlukan gerakan robot apa pun saat melakukan beberapa las di area tertentu. Robot juga dapat menyajikan bagian pada kepala RLW yang diam untuk membantu membagi beban menjaga waktu "laser nyala" tetap tinggi. Kepala RLW juga dapat digunakan untuk memanipulasi sinar untuk aplikasi non-pengelasan, seperti ablasi untuk pembersihan bagian.

Kepala tetap dapat dipasang di ujung robot untuk memungkinkan gerakan robot memindahkan sinar. Bahkan kepala tetap dapat menyertakan beberapa manipulasi sinar yang menggoyangkan atau mengosilasi sinar untuk membuat las yang lebih lebar, mendistribusikan panas, menangani variasi sempit lebih banyak, dan pengeluaran uap. Robot kelas las bus dengan beban lebih kecil dapat digabungkan dengan kepala wobble di sel kerja yang lebih kecil dan lebih murah untuk bagian yang lebih kecil.

Apa Lagi yang Perlu Dipertimbangkan?

Bahan
Seperti yang disebutkan, pengelasan laser membuka pintu untuk pengelasan bahan generasi berikutnya. Salah satu bahan yang sering ditanyakan adalah baja ultra kekuatan tinggi baru yang digunakan dalam otomotif dan apakah cocok untuk pengelasan laser dibandingkan spot welding hambatan. Karena metalurgi baja kekuatan yang lebih tinggi, ini adalah kandidat yang baik dan dapat merespons siklus panas/pemendaman cepat dari pengelasan laser (lebih baik dari pemanasan hambatan yang lebih lambat).

Penggunaan aluminium untuk memfabrikasi truk yang lebih ringan dan untuk memproduksi bagian otomotif, seperti tangga baterai kendaraan listrik, juga tumbuh dengan cepat. Akibatnya, penggunaan pengelasan laser untuk yang terakhir semakin mendapat dorongan – karena input panas rendah, kecepatan pengelasan tinggi, dan fleksibilitas besar dari pengelasan laser membantu produsen memenuhi persyaratan ketat yang mengelilingi proses las untuk bagian baterai mobil.

Metode
Dari spot welding hambatan hingga pengelasan gesek, pengelasan laser robotik menggantikan proses tertentu, meningkatkan kualitas dan throughput. Jenis spesifik proses las laser yang sedang ditinjau dengan intensif untuk berbagai aplikasi pengelasan robotik meliputi hot wire dan pengelasan laser hibrid. Demikian pula, pengelasan laser untuk pelapisan dengan kawat dan bubuk semakin mendapat minat karena kecepatan dan input panas rendah.

Desain Sempit
Lap joints dengan fit yang ketat bekerja paling baik untuk pengelasan laser. Celah kecil antara permukaan dapat dengan cepat mengubah pengelasan laser menjadi pemotongan laser dan itulah mengapa bingkai untuk pengelasan laser menggunakan clamping dengan gaya tinggi. Pengelasan laser hanya memerlukan akses satu sisi, tidak seperti spot welding, tetapi bawah membutuhkan dukungan untuk menahan gaya clamping.

 
Permukaan
Permukaan produk yang di las juga harus dipertimbangkan. Secara ideal, saat menggunakan laser untuk produk, permukaan kelas A (permukaan bebas bentuk dengan bentuk estetika dan kualitas permukaan optimal) harus digunakan. Ini karena zona yang terpengaruh panas kecil membersihkan dengan baik. Untuk alasan ini, penggunaan pengelasan laser – sebagai pengganti spot welding hambatan tradisional (RSW), gas metal arc welding (GMAW), atau tungsten inert gas (TIG) welding – semakin berkembang di industri seperti industri peralatan rumah tangga, di mana hoodレンジ stainless steel, oven, dan kulkas dibuat.

Sumber Daya Terampil
Saat memprogram robot, sangat penting agar operator memahami proses yang diajarkan kepada robot. Operator robotik yang terampil dengan pengalaman las bus atau las hambatan mungkin tidak sepenuhnya memahami proses laser. Untuk alasan ini dan untuk mendapatkan hasil maksimal dari proses sambil mempertahankan integritas bagian, perusahaan harus mempertimbangkan untuk mengahiring atau melatih personel untuk memahami teknik pengelasan laser. Volt, ampere, dan kecepatan umpan kawat digantikan dengan daya dan kecepatan laser, belum lagi perbedaan gas pelindung dan logam pengisi yang potensial digunakan. Keselamatan laser juga adalah faktor krusial yang personel pabrik juga bertanggung jawab atasnya.

Dari geometri sempit hingga pasokan bagian dan lebih banyak, ada banyak aspek yang harus dipertimbangkan dengan pengelasan laser robotik. Jika Anda bertanya-tanya apakah kualitas yang kuat dan peningkatan throughput yang disediakan oleh pengelasan laser robotik cocok untuk perusahaan Anda, bijak untuk menghubungi penyedia robot pilihan Anda untuk mencari jawaban atas pertanyaan aplikasi spesifik Anda.