Лазерная сварка становится ручной

Стремясь освободиться от ограничений GTAW, компания Food Warming Equipment Co. Inc. выбрала лазерную сварку, управляемую не с помощью пульта дистанционного управления роботом, а с помощью джойстика. Фото Мика Бирда, Food Warming Equipment Co. Inc.

Посетите автомобильного OEM-производителя или поставщика высшего уровня — особенно в Европе и все чаще в Северной Америке — и есть большая вероятность, что он сможет продемонстрировать ячейку лазерной сварки, многие из которых обладают потрясающей скоростью и производительностью. Сложный дверной компонент, который раньше подвергался медленной многоэтапной точечной сварке, теперь выполняется на одной установке лазерной сварки в закрытой камере. Лазер с большим фокусным расстоянием может иметь сканирующую оптику, которая перемещает сварочный луч из одной точки в другую за микросекунды. Как будто наступила эпоха «Звездного пути».

Многие в отрасли наблюдают за лазерной сваркой годами, даже десятилетиями, но так и не нашли подходящего применения. Почему? Вероятно, это из-за ассортимента продукции. Производители с большим ассортиментом продукции, будь то мастерские или OEM-производители, находят эти системы интересными, но не очень практичными. Да, существует проблема допуска пробелов, но прецизионные процессы на начальном этапе позволяют преодолеть многие из этих проблем.

Проблема теперь заключается в гибкости потока деталей: необходимость запускать одну совершенно другую часть за другой и не знать, какой это будет часть — повторяющейся частью, частью, измененной по сравнению со стандартной конфигурацией, или вообще новой частью. Конечно, автономное программирование, моделирование и разработка приспособлений прошли долгий путь. Но в механизированной и роботизированной лазерной сварке кто-то все равно должен разрабатывать и управлять этими программами.

Food Warming Equipment Co. Inc. (FWE) сталкивается с теми же проблемами, что и многие производители широкого ассортимента продукции. Завод компании в Портленде, штат Теннеси, является воплощением гибкого производства. Производитель коммерческого оборудования для предприятий общественного питания производит продукцию по требованию, и клиенты могут персонализировать продукцию в полной мере.

Последний участок сварки компании включает в себя различные критические с косметической точки зрения сварные швы из нержавеющей стали и алюминия, и большинство сотрудников на этом участке владеют горелкой для газовой вольфрамовой дуговой сварки (GTAW). Но одна рабочая станция стоит особняком. Вместо того, чтобы использовать вольфрамовую горелку, сварщик смотрит в стереомикроскоп и управляет скоростью сварки с помощью джойстика. Он сваривает лучом волоконного лазера. Это результат истории применения, показывающей, что когда дело касается лазерной сварки, автоматизация — не единственный ответ.

Посмотрите на ячейку лазерной сварки, отделенную от других ячеек GTAW безопасными для лазера шторами и барьерами, и вы не увидите ошеломляющих скоростей сварки. Фактически, настройка работы в ячейке лазерной сварки занимает немного больше времени, чем настройка в ячейках GTAW. Большинство деталей компании, сваренных лазером, не требуют специального крепления. Типичные работы включают в себя окончательные швы или угловые сварные швы поддонов для воды или верхних частей шкафов. Но оператор тратит время на то, чтобы расположить деталь точно под лазерной сварочной головкой.

В системе используется импульсный волоконный лазер средней мощностью 400 Вт и пиковой мощностью 4,5 кВт. Он достаточно мощный, чтобы сваривать тонкий материал FWE, но достаточно маломощный, поэтому источнику энергии лазера не требуется охладитель. Эту систему можно найти в различных цехах по изготовлению пресс-форм и ремонту компании Alliance Specialties and Laser Sales, Воконда, штат Иллинойс, но она также может хорошо работать с тонким листовым металлом. Несколько работ по лазерной сварке в FWE выполняются с применением сварочного аппарата 18ga. листовой металл, но большинство заготовок имеют толщину от 20 до 23 га. нержавеющие (магнитные и немагнитные) и алюминиевые. Типичные марки включают нержавеющую сталь 430, нержавеющую сталь 301 и алюминий 3003.

Процесс лазерной сварки FWE не особенно быстр. Однако сама скорость сварки не имеет значения, учитывая экономию времени на шлифовке и полировке. Для этих последних, косметически важных сварных швов сотрудник, получающий деталь, сваренную газовой вольфрамовой дугой, может потратить не менее пяти минут на шлифовку и полировку одного сварного шва на видимой поверхности или кромке. Большинство деталей, сваренных лазером, практически не требуют отделочных операций. В худшем случае рабочий может один раз пройтись по сварному шву полировочным средством, и этот процесс займет считанные секунды.