Vad är lasersvetsning on-the-fly (OTF)?
On-the-fly lasersvetsning (OTF on-the-fly), ibland även kallad skanningssvetsning, är en automatiserad lasersvetsningsprocess som använder ett laserskanningssystem för att utföra svetsning medan svetsprocesshuvudet eller måldelen ständigt rör sig. Det är nödvändigt att först undersöka andra vanliga automatiserade lasersvetsmetoder för att förstå de grundläggande principerna för svetsning på flödet. Dessa metoder kan betraktas som "stop-start" lasersvetsmetoder.
I allmänhet avser termen "on-the-fly" att utföra uppgifter dynamiskt och i realtid utan att stoppa eller avbryta den övergripande processen. I världen av automatiserad tillverkning förkroppsligar "on-the-fly" lasersvetsning detta koncept genom att möjliggöra kontinuerlig svetsning medan arbetsstycket eller svetshuvudet förblir i rörelse. När branscher fortsätter att driva för snabbare och smartare produktion, får denna svetsmetod dragkraft i avancerade tillverkningsmiljöer. Den här artikeln kommer att förklara vad on-the-fly lasersvetsning är, hur den fungerar och de viktigaste fördelarna som den erbjuder tillverkare.
Höghastighet
Stoppa och starta lasersvetsning med fast svetshuvud
Den enklaste och vanligaste metoden för lasersvetsning är med ett fast lasersvetshuvud, som leder strålen till ett fast läge direkt under optiken. Det finns några undantag, främst svetshuvuden designade för "wobble -svetsning" som använder ett mindre synfält för att skapa svetsmönstret.
För att göra svetsar större än strålens platsstorlek eller för att göra en serie individuella svetsar, måste antingen det fasta svetshuvudet eller den del som svetsas flyttas. Den förstnämnda är vanligare eftersom det är lättare att uppnå.
Högre hastigheter
Stoppstart lasersvetsning med skanningshuvuden
Laserskanningshuvuden, även kända som skannrar och Galvo -skanningshuvuden, använder Galvos för att avleda laserstrålen genom att rotera en serie noggrant placerade speglar. Denna design gör det möjligt för strålen att riktas eller "skannas" över ett brett synfält. Detta gör att skanningsoptiken kan bilda långa svetsar, komplexa svetsmönster och många enskilda svetsar medan skanningshuvudet och arbetsstycket förblir stillastående.
Skanningssvetsning används ofta för avancerade applikationer med hög volym som batterisvetsning. Men medan svetsning med ett skanningshuvud minskar hur ofta systemet måste stoppa, eliminerar det inte helt behovet. Dessutom kan svetsning vid kanten av skanningshuvudets synfält orsaka subtila snedvridningar i strålens fokus, vilket kan orsaka problem i högprecisionsapplikationer med smala processfönster.
Utmaningar i utkanten av synfältet kan minskas genom att endast använda en liten del av skannerns synfält. Detta resulterar i mer enhetliga svetsar men kräver mer frekvent omplacering av skannern för att täcka svetsområdet. Omplacering av skannern är en relativt långsam process som avsevärt minskar den totala genomströmningen.
Mycket hög hastighet
Svetsning i farten med ett skanningshuvud
Lyckligtvis kan laserskanning förbättras ytterligare för att skapa komplexa svetsmönster medan optiken är i rörelse eller medan delar rör sig under dem. Denna metod minskar kraftigt hur ofta systemet måste stoppa.
Vid svetsning i farten med en laserskanner används vanligtvis endast en liten del av synfältet. Med andra ord förblir optiken främst direkt ovanför svetsmålet, även om systemkomponenter är i rörelse. Detta eliminerar praktiskt taget snedvridningar i laserplatsens egenskaper som orsakas av att rikta strålen mot kanten av skannerns synfält.
Eftersom svetsning på flugan justerar dynamiskt justerar laserstrålens fokus och väg, står denna metod också automatiskt för delhöjdvariationer och tredimensionell delgeometri utan att ändra skannerns relativa avstånd till delen.
Hur fluessvetsning fungerar
Svetsning utförs medan skannern eller delen är i rörelse, och strålmönstret som produceras av det optiska systemet måste kompensera för rörelsen. Detta kräver en hård integration av systemkomponenterna.
För högprecision, högvolymapplikationer som batterisvetsning, är en Gantry Scanner-kombination ofta det bästa valet. I det här exemplet spårar skannerkontrollen på skannerns position och hastighet och kompenserar strålbanan för att skapa rätt svetform på rätt plats. Medan traditionella skannersvetsningstekniker är enkla och helt enkelt "ritar" den önskade formen från ett fast läge, måste flygande svetsning vägleda strålen längs en stig som skiljer sig från den slutliga svetsen baserat på realtidsberäkningar.
Fördelar med svetsning i farten
Ökad effektivitet och produktion:
Genom att avsevärt minska antalet startar och stopp som krävs eliminerar svetsningen på flugan effektivt icke -produktiva tidsintervaller som används för att ändra komponenternas eller optikens position. För produktionslinjer som måste svetsa ett stort antal enskilda delar, göra flera svetsar på samma del eller göra flera långa kontinuerliga svetsar kan användningen av svetsning ofta öka produktiviteten flera gånger.
Ökad precision och tillförlitlighet:
Svetsning i realtid beräknar kontinuerligt och justerar svetsparametrar för att redogöra för kontinuerlig rörelse. Som ett resultat kan laserstrålen exakt placeras medan man bibehåller optimala strålegenskaper. Eftersom skanningshuvudet använder ett begränsat synfält är svetsresultaten mer konsekventa och förutsägbara, vilket gör det lättare att hålla sig inom ett smalt processfönster.
Flexibilitet:
Svetsning på farten kan användas när skanningshuvudet är i rörelse, i applikationer där många enskilda svetsar måste göras på en stor del, till exempel batterisvetssvetsning. OTF -svetsning kan också användas när skanningshuvudet är stationärt och många mindre komponenter rör sig under, såsom svetsning av enskilda batterifattor som rör sig längs en roterande transportör. Dessutom kan svetsning i farten användas med tre-axliga gantries, kartesisk systemrörelse och robotsystemrörelse.
Kompatibilitet med andra lasersvetsningsteknologier:
On-fly-svetsning kan användas med andra lasersvetsningsteknologier som kan ändra strålegenskaper och övervaka svetsprocessen. Exempelvis är svetsning på flygning kompatibel med dubbelstrålslasrar, vilket kan förbättra svetskvaliteten och minska sprut. OTF-svetsning kan också integreras med realtidsdirekt lasersvetsmätning, en form av processövervakning som hjälper tillverkare att spåra nyckelsvetskarakteristika såsom svetsdjup.
Aktuella kapaciteter för att svetsa on-the-fly
IPG har utvecklat on-the-fly-svetsteknik som har uppnått svetshastigheter på 1, 000 svetsar per minut, även när svetsning av mer komplexa svetsmönster som spiraler.
IPG Live Welding Technology är också unikt kompatibel med AMB-lasrar med en enda läge och LDD Live Weld-mätning.
Vilka branscher och applikationer kan dra nytta av svetsning på flygningen?
Svetsning i farten är en relativt ny teknik, men den erbjuder betydande produktivitet, kvalitet och tillförlitlighetsfördelar för ett brett utbud av branscher och applikationer.
EV & batterisvetsning: OTF -svetsning används av några av världens största EV -tillverkare och är en naturlig passform för den extremt höga genomströmningen och precisionskraven för EV- och Battery Industries. Svetsning i farten, särskilt när den kombineras med dubbelstråle och realtidssvetsmätning, är en kraftfull svetsmetod för applikationer såsom battercell till svetsning av batterisbar, battercellskydd till kan svetsa, batteriets kallplatta svetsning och bipolär plipolplatta.
Bil: Även om det är förknippat med EV -industrin, drar bilindustrin som helhet också nytta av den ökade genomströmningen som följer med svetsning i farten. OTF-svetsning är väl lämpad för kropp-i-vit svetsning av plåtkomponenter. OTF -svetsning har också stor potential för svetsning av en mängd andra bildelar som används i bilmotorer och växellåda.
Flyg-: Många av fördelarna med OTF -svetsning gäller också de olika svetsarna som krävs av flygindustrin. I likhet med EV -industrin kräver flygindustrin vanligtvis hög genomströmning och precision.
Allmäntillverkning: Som en flexibel svetsmetod kan on-the-fly-svetsning användas för både mikro och strukturell svetsning, vilket gör det väl lämpat för många allmänna applikationer som drar nytta av ökad produktivitet.
