מאפיינים של סוגים שונים של מכונות ריתוך בלייזר

I. סיווג לפי סוג לייזר

1. מכונת ריתוך בלייזר סיבים

תכונות טכניות: משתמש בהולכה סיבים-אופטית עבור קרני לייזר, מתגאה באיכות קרן מעולה (M²<1.5) and a photoelectric conversion rate of over 30%, consuming only 1/3 of the energy of traditional YAG lasers. The spot diameter can be precisely controlled between 0.1-0.6mm, with a weld depth-to-width ratio of up to 5:1 or more, making it particularly suitable for welding 0.1-5mm thin plates.

יתרונות היישום:

גודל קומפקטי (רק 1/5 מהנפח של לייזרים CO₂) ושידור -למרחק דרך סיבים (עד 200 מטר), מה שמקל על שילוב בתחנות עבודה רובוטיות.

תומך בפעולה יציבה רציפה של 24 שעות ביממה עם עלויות תחזוקה נמוכות (דמי תחזוקה שנתיים נמוכים ב-60% מלייזרי CO₂), אידיאלי לייצור המוני בחלקי רכב, אלקטרוניקה 3C וכו'.

דוגמה למקרה: מכונת הריתוך הרציף בסיבים של Haiwei Laser משיגה מהירות ריתוך של 200 מ"מ לדקה בריתוך מודול סוללת אנרגיה חדשה, כאשר חוזק מתיחה של ריתוך מגיע ל-95% מחומר הבסיס.

2. מכונת ריתוך לייזר CO₂

תכונות טכניות: פולט באורך גל של 10.6 מיקרומטר, עם ספיגה גבוהה על ידי חומרים לא-מתכתיים, המאפשר ריתוך חדירה עמוק (עומק חדירה עד 20 מ"מ). לייזרים צולבים-CO₂ יכולים להגיע להספק של 30 קילוואט, מתאים לריתוך לוחות בעובי 10 מ"מ+; סוגי זרימה מהירה-צירית מצטיינים באיכות קרן גבוהה (מצב נקודתי TEM00) לריתוך מדויק.

מגבלות יישום:

ציוד מגושם (טביעת רגל העולה על 10 מ"ר) הדורש מערכות קירור מים מורכבות, עם השקעה ראשונית גבוהה ב-40% מלייזרי סיבים.

High reflectivity of metal materials (e.g., aluminum reflectivity >90%), המחייב טיפול מקדים משטח לשיפור הספיגה, הגדלת מורכבות התהליך.

תרחישים אופייניים: גוף לבן לרכב 拼焊 (למשל, WISCO משתמשת בלייזרי CO₂ צולבים-בזרימת CO₂ של 6 מ"מ עבור לוחות פלדה 6 מ"מ), ריתוך רכיבים מבניים מסגסוגת טיטניום תעופה וחלל.

3. מכונת ריתוך בלייזר דיסק

תכונות טכניות: מאמץ בינוני רווח בצורת- דיסק, עם שטח פיזור חום גדול פי 10 מלייזרי מוט מסורתיים, המאפשר תפוקת הספק- גבוהה במיוחד של 24kW ואיכות קרן (BPP) פחות או שווה ל-4mm·mrad. דגמי אורך גל ירוק (515 ננומטר) פותרים בעיות התזה בריתוך נחושת, ומגדילים את חוזק המתיחה של הריתוך ב-30%.

פריצות דרך ליישום:

משיג חדירה של 3 מ"מ בריתוך פס נחושת, מהיר יותר ב-50% מלייזרי סיבים מסורתיים, המיושמים בחיבורי מארז סוללות חדשים לרכבי אנרגיה.

תומך בעיבוד דופק אולטרה-קצר (פיקוס שנייה/פמטר שנייה) לריתוך מיקרו-ננו מדויק, מתאים לצנתרים רפואיים, מכשירי MEMS וכו'.

II. סיווג לפי מצב ריתוך

1. מכונת ריתוך לייזר מתמשך

מאפייני תהליך: צפיפות אנרגיה גדולה מ-10⁶W/cm² או שווה ל-10⁶W/cm², יחס עומק ריתוך-ל-רוחב עד 10:1, מתאים לצלחות בינוניות-עבות (3-20 מ"מ). בריתוך מבנה גוף רכב, המהירות מגיעה ל-5 מ'/דקה, פי 3 מהר יותר מאשר ריתוך קשת מסורתי.

מגבלות טכניות: קלט חום גבוה הנוטה לנקבוביות בריתוך של סגסוגת אלומיניום (שיעור נקבוביות של עד 5%), הדורש שיפור באמצעות הוספת חוטי מילוי או טכנולוגיית קרן כפולה-.

2. מכונת ריתוך לייזר פועם

יתרונות התהליך: הספק שיא של עד 10⁸W, רוחב פעימה 5-20ms, מתאים לריתוך נקודתי של לוחות דקות של 0.05-2 מ"מ. בריתוך של רכיבים אלקטרוניים, האזור המושפע מחום של פחות מ-0.2 מ"מ או שווה ל-0.2 מ"מ מונע נזק להתחממות יתר של השבב.

צוואר בקבוק יעילות: מהירות ריתוך איטית יותר (50-100 נקודות/דקה), עלות ציוד גבוהה יותר ב-20% מאשר סוגים רציפים, המשמשת בעיקר בעיבוד דיוק של אצווה קטנה עבור מכשירים רפואיים, תכשיטים וכו'.

III. סיווג לפי פונקציית אפליקציה

1. מכונת ריתוך לייזר כף יד

עיצוב גמישות:

משקל ראש אקדח<1.5kg, supporting 360° arbitrary-angle welding, ideal for on-site repair of large outdoor components (e.g., bridges, pressure vessels).

פונקציית ניקוי לייזר משולבת (הספק של 50-200W) מסירה תחמוצות פני השטח לפני הריתוך, ומפחיתה את הנקבוביות ל<1%.

חדשנות טכנית: המכונה שלושת-ב-מחשב כף היד של Han's Yueming משלבת פונקציות ריתוך, ניקוי וסימון, עם הגדרה מראש של פרמטרים באמצעות מסך מגע, המאפשרת לעובדים רגילים לפעול תוך שעה.

2. מכונת ריתוך לייזר רובוט

תכונות חכמות:

מצויד במערכת הנחיית ראייה (דיוק ±0.05 מ"מ) לזיהוי אוטומטי של מיקום ריתוך והתאמת נתיב בריתוך משטח מעוקל מורכב.

ניטור נתונים-בזמן אמת מתעד למעלה מ-20 פרמטרים (זרם ריתוך, טמפרטורה וכו') לצורך עקיבה איכותית ואופטימיזציה של תהליכים, מה שמגדיל את התשואה ל-99.5%.

יישום טיפוסי: מפעל שנגחאי של טסלה משתמש במכונות ריתוך לייזר רובוטיות של KUKA כדי להשיג ריתוך אוטומטי מלא של 7,000+ נקודות על גופי דגם 3, מה שמקצר את מחזור הייצור ל-3 דקות/יחידה.

IV. תרחיש מיוחד-דגמים ייעודיים

1. מכונת הלחמת עובש בלייזר

תיקון דיוק:

קוטר נקודה 0.2-2 מ"מ, עומק ריתוך 0.1-3 מ"מ, תיקון פגמים קלים (חורי חול, סתתים) בתבניות, עם חספוס פני השטח לאחר תיקון Ra פחות או שווה ל-0.8 מיקרומטר.

ריתוך ללא-מגע מבטיח אזור מושפע-חום קטן מ-0.5 מ"מ או שווה ל-0.5 מ"מ, הימנעות דפורמציה מדויקת של עובש (דפורמציה)<0.01mm).

תאימות חומרים: תומך בפלדות תבניות (S136, H13) ונחושת בריליום, נחושת אדומה וכו', עם תבניות מתוקנות שמחזיקות מעמד 80% מהחדשות.

2. מכונת ריתוך לייזר חיישן

ביצועי איטום:

ריתוך הרמטי בלייזר פולס ברוחב ריתוך 0.1-0.3 מ"מ ובאטימות של עד 1×10⁻⁹Pa·m³/s, עומד בדרישות האיטום עבור חיישנים תת-מימיים (1,000 מ' עומק מים).

עליית טמפרטורת חומר העבודה<5℃ during welding prevents performance drift of internal sensor components (e.g., MEMS chips).

אימות תהליך: ציוד סדרת ה-WS של Jinmi Laser משיג חוזק ריתוך גדול או שווה ל-90% מחומר הבסיס ושיעור פגמים<0.1% in temperature sensor welding.

V. מגמות טכניות והצעות בחירה

שדרוגים חכמים: מכונות ריתוך לייזר מהדור החדש-משלבות בדרך כלל אלגוריתמי AI. לדוגמה, הלייזרים TruDisk של Trumpf מנבאים את מצב הבריכה המותכת באמצעות למידת מכונה ומכוונים אוטומטית את פרמטרי ההספק, ומפחיתים את זמן איתור הבאגים הידני ב-40%.

ייצור ירוק: לייזרים סיבים צורכים 60% פחות אנרגיה מלייזרי CO₂ ואינם דורשים גזי הגנה (He, N₂), מה שמפחית את עלויות הפעולה המקיפות ב-30%.

נקודות בחירה מרכזיות:

Thick plate welding (>5 מ"מ): תעדוף לייזר CO₂ או דיסק עבור חדירה מאוזנת ועלות.

עיבוד מדויק (<0.5mm): עדיפות על מכונות ריתוך לייזר מסיבי פולס כדי להבטיח השפעת חום נמוכה.

קווי ייצור אוטומטיים: מכונות ריתוך לייזר רובוטיות עם מערכות ראייה מאפשרות פעולה בלתי מאוישת של-תהליך מלא, ומשפרות את יציבות הייצור.