Användningen av fiberlasrar i biltillverkning har varit en stor framgång, och de har använts i många svets- och skärapplikationer, inklusive body-in-white, upphängningskomponenter, drivlinor och mer. Detta borde inte komma som någon överraskning. Fiberlasrar erbjuder flera fördelar jämfört med de flesta tidigare använda teknologier (laser och icke-laser).
Bilindustrin är dock fortfarande en viktig källa till innovation. Medan högeffektfiberlasrar har använts framgångsrikt i biltillverkning under en tid, kräver de mest sofistikerade svetsprocesserna idag mer än bara kraft för att stödja elektrifiering och lättvikt. Även om det faktiskt finns många olika applikationer involverar de flesta av dem vanligtvis:
Mycket tunna material eller material som är känsliga för värmepåverkan
"Svår"material att svetsa, såsom aluminium, koppar och höghållfasta stål
Svetsning av olika material
För att utföra dessa mer utmanande uppgifter måste lasrar ha två primära funktioner. Den första är att ha tillräckligt med kraft för att stödja den nödvändiga produktiviteten. Vid tjockare delar krävs också hög effekt för att uppnå tillräckligt inträngningsdjup. Den andra är förmågan att exakt styra hur laserkraften fördelas över arbetsytan – både spatialt och temporärt.
Kraft- och precisionskontroll
Coherent GROHE har utvecklat fiberlasern Adjustable Ring Mode (ARM), designad för att ge kraft och kontrollnoggrannhet. För att uppnå detta använder ARM en dubbelstråleutgång - den producerar en mittpunkt omgiven av en annan koncentrisk laserring. Kärnringens effekt kan styras oberoende och pulsas.
Coherent HighLight FL-ARM-serien av fiberlasrar levererar en total effekt på upp till 10kW, en effektnivå som är mer än tillräcklig för alla applikationer med hög genomströmning. Faktum är att de flesta krävande produkter med hög precision vanligtvis använder mindre än hälften av denna effektnivå. Därför kan Coherent ARM-lasrar leverera tillräcklig laserkraft exakt riktad till svetspositionen vid behov.
Kopparsvetsning är ett exempel på hur detta fungerar. Vissa tillverkare har vänt sig till gröna lasrar för att svetsa koppar eftersom de absorberas lättare av koppar än det infraröda ljuset från fiberlasrar. Denna process kan dock endast utföras vid rumstemperatur. När kopparn väl är uppvärmd absorberar den infrarött ljus väldigt bra, och när det väl finns ett nyckelhål blir kopparns förmåga att absorbera rött ljus starkare.
Därför, när man börjar svetsa koppar med en ARM-laser, är det första steget att värma materialet med endast ringljus tills det smälter. Därefter skapar en central stråle med hög effekt nyckelhålet. Men under svetsprocessen hålls en del av kraften i ringbalken eftersom detta stabiliserar nyckelhålet, vilket minskar stänken och resulterar i en stabil svets. När strålen når slutet av svetsen stängs ringkraften helt av och kärnkraften faller av jämnt för att skapa en ren, enhetlig ände.
Denna process ger också liknande fördelar vid svetsning av andra krävande material som aluminium och galvaniserad plåt. Dessutom möjliggör dethögprecisionssvetsningav tunna eller värmekänsliga material.
Plägre kontroll
Vissa tillverkare av fiberlasrar gillarSammanhängandeARM påpekar att deras produkter tillåter att 100 % av den totala kraften fördelas mellan kärnringarna, som om det vore en fördel.
Men så är inte fallet. Hela fördelen med ARM-lasrar är att genom att dela upp kraften mellan kärnan och ringen leds den inkommande värmen in i respektive arbetsstycke på ett sätt som ger bättre resultat än en enskild stråle, som i kopparsvetsexemplet som beskrivits tidigare. Annars, varför inte bara använda en vanlig enkelstråle (och billigare) fiberlaser?
De hade också en oro över att Coherents ARM-struktur inte var tillräckligt "flexibel".
Vid tillverkning av systemet är det nödvändigt att ställa in antalet moduler som matas in i kärnringen. Därför kan en 8 kW ARM-laser byggd med fyra 2 kW-moduler konfigureras med tre olika maximala kärn-/ringeffektförhållanden. Dessa är 6 kW/2 kW, 4 W/4 kW eller 2 kW/6 kW. Vidare kan den maximala kärn-/ringeffekten inte ändras i efterhand och anses därför vara "oflexibel".
Konfigurationen för en given kundlaser är dock baserad på processtester som utförts före köpet av lasern. Dessa bestämmer kraft och kärna-till-kärna effektförhållanden som krävs för volymproduktion. Dessutom tillhandahålls ett tillräckligt stort processfönster för att stödja anpassning till produktionsinstabilitet (t.ex. variation från parti till parti i råmaterial, fastspänningsfel, etc.).
