Lazer Kaynak Robotu Nasıl Seçilir
Robotik Lazer Kaynak Nedir ve Çalışma Prensibi?
Robotik lazer kaynağıodaklanmış bir lazer ışık kaynağını programlanabilir endüstriyel robotlarla veya işbirlikçi robotlarla birleştirir. Kaynak proseslerinde yüksek derecede tekrarlanabilirlik elde etmek için elle yapılan elle yapılan işlemleri sabit ve kontrol edilebilir mekanik hareketlerle değiştirir.
Yüksek-enerji-yoğunluklu bir lazer ışını, iş parçalarının birleşim noktasına tam olarak odaklanır ve metali anında yerel olarak eriterek küçük bir erimiş havuz oluşturur. Robot tarafından tahrik edilen lazer kafası sabit bir hızda hareket eder. Erimiş metal sürekli olarak yayılır ve ardından hızla soğuyup katılaşarak yoğun metalurjik bağlanmaya sahip bir kaynak oluşturur.
Temel Özellikler: Lazer, son derece düşük ısı girişi ve dar bir Isıdan{0}}Etkilenen Bölge (HAZ) ile son derece konsantre enerji sağlar ve bu da iş parçalarında minimum kaynak deformasyonu sağlar. İnce levhaların, hassas parçaların ve farklı metallerin kaynağı için uygundur.
Mesleki Terimler Sözlüğü
| Mesleki Dönem | Tanım |
|---|---|
| Isıdan-Etkilenen Bölge (HAZ) | Kaynak dikişine bitişik olan, ısıtılan ancak erimeyen alan. Isıdan-etkilenen bölgenin daha küçük olması, iş parçasında daha az kaynak deformasyonuna yol açar. |
| Erimiş Havuz | Lazerin kaynak bağlantısını eritmesi sonrasında oluşan lokal sıvı metal bölgesi. |
| Isı Girişi | Kaynak dikişinin birim uzunluğu başına emilen enerji. Lazer kaynağının temel avantajı, yoğunlaştırılmış enerji ve düşük genel ısı girdisinde yatmaktadır. |
Robotik Lazer Kaynağının Temel Avantajları
Ultra-yüksek Tekrar Konumlandırma Doğruluğu
6 eksenli endüstriyel robotun tekrar konumlandırma doğruluğu 0,02~0,05 mm'ye ulaşır. Binlerce iş parçasının seri üretimi için kaynak konumu, nüfuz derinliği ve kaynak oluşumu tamamen tutarlı kalarak manuel çalıştırma hatalarını ortadan kaldırır ve yeniden işleme oranlarını büyük ölçüde azaltır.
Düşük Deformasyon ve Üstün Yüzey Kalitesi
Düşük ısı girdisi ile ince plakalar kaynak sonrasında belirgin bir eğrilme göstermez. Kaynakların dar ve pürüzsüz olması, taşlama işleminin ortadan kaldırılmasına veya büyük ölçüde basitleştirilmesine olanak tanır, bu da onarım oranını önemli ölçüde azaltır.
Büyük Ölçüde Geliştirilmiş İşleme Verimliliği
Aynı uzunluktaki kaynaklar için lazer robotik kaynak sisteminin kaynak hızı, TIG kaynağının 3 ila 8 katı, MIG kaynağının 2 ila 5 katıdır. Verimlilik kazanımı en çok uzun düz kaynaklarda ve seri-üretilmiş standart parçalarda dikkat çekicidir. İyileştirme kısa, karmaşık ve özel-şekilli kaynaklar için sınırlıdır, dolayısıyla verimliliğin on kat artması körü körüne beklenmemelidir.
İşgücünden-tasarruf sağlayan Otomatik Üretim
Gözetimsiz gece-vardiyası işlemi, devreye alma tamamlandıktan sonra kullanılabilir. İnsan kaynakları manuel kaynaktan programlamaya, takımların devreye alınmasına ve ekipman denetimine kaydırılarak profesyonel kaynakçıların işe alınmasındaki zorluk kolaylaştırılıyor.
Gelişmiş Operasyonel Güvenlik
Operatörler lazer güvenlik muhafazasının dışında konuşlandırılarak güçlü ışık yanıkları, yüksek-sıcaklık sıçraması, kaynak dumanı ve çinko buharına maruz kalmanın neden olduğu doğrudan yaralanmalardan kaçınılır.
Özel Malzemelerin Kaynağına Uyumlu
Karbon çeliği, paslanmaz çelik, galvanizli sac, alüminyum alaşımı, bakır, titanyum alaşımı ve benzeri metallerin bindirme kaynağını destekler. Yüksek-güçlü lazer jeneratörleriyle eşleştirildiğinde yüksek derecede yansıtıcı malzemeler için kararlı kaynak oluşumu elde edilebilir.
Lazer Kaynak Robotu Nasıl Seçilir
Ekipman Seçiminde Sıralı Kısıtlamalar: Lazer Gücü → Robot Gövde Tipi → Yardımcı Aksesuarlar. Sonraki öğenin seçim kapsamı yalnızca önceki parametre onaylandıktan sonra daraltılacaktır.
Adım 1: İş Parçası Malzemesine ve Plaka Kalınlığına Göre Lazer Gücünü Belirleyin
İki tür fiber lazer mevcuttur: sürekli-dalga fiber lazerler (derin nüfuzlu kaynak ve kalın plakalar için idealdir) ve darbeli fiber lazerler (ultra-ince hassas bileşenler için). Aşağıdaki tablo sürekli-dalga fiber lazer seçimi için referans görevi görmektedir. Gerçek kaynak nüfuziyeti odaklanma miktarından, kaynak hızından, tel besleme modundan, koruyucu gaz türünden ve montaj aralığından etkilenir. Resmi seri üretimden önce proses deneme doğrulaması zorunludur.
Sürekli-Dalga Fiber Lazerler için Seçim Referans Tablosu
| Malzeme | 1–1,5kW Sürekli-Dalga Fiber Lazer | 2–3kW Sürekli-Dalga Fiber Lazer | 6kW ve Üzeri Sürekli-Dalga Fiber Lazer | Özel Açıklamalar |
|---|---|---|---|---|
| Karbon Çelik | İnce levhalar için otojen kaynak 2 mm'ye eşit veya daha küçük | 2–5 mm plakalar için dolgu teli kaynağı | 5–10 mm plakalar için çok-pasolu derin nüfuzlu kaynak | 2kW ve 3kW modeller genel yapısal parçalar için ana seçeneklerdir |
| Paslanmaz çelik | Hassas sızdırmazlık bileşenleri 2 mm'ye eşit veya daha az | 2–4 mm kalınlığında sac dolaplar | 4–8 mm kalın yapısal bileşenler | Oksidasyonu ve sarı renk bozulmasını önlemek için argon koruması tercih edilir |
| Galvanizli Çelik | İnce plakalar 1,2 mm'ye eşit veya daha küçük; çinko tabakasının çıkarılması önceden gereklidir | 2–4 mm'lik dolaplar; salınımlı kaynak zorunludur | Kalın galvanizli yapısal bileşenler | Çinko buharlaşması kolaylıkla yoğun gözenekliliğe neden olur; doğrudan otojen kaynak yasaktır |
| Alüminyum Alaşım | Yalnızca 0,8 mm'ye kadar ultra-ince iş parçaları için geçerlidir | 1–3 mm ince levhalar için dolgu tel kaynağı | 3–6 mm orta-kalınlıkta alüminyum plakalar | Yüksek lazer yansıması; Negatif odaklanma sürecini benimseyin ve koruyucu gaz akış hızını artırın |
| Bakır / Pirinç ve Diğer Yüksek Yansıtıcı Malzemeler | Etkili kaynaklar oluşturmak zor; tavsiye edilmez | Sıkı proses kontrolü ve dolgu teli ile ince levha kaynağı | 6kW'ın üzerinde yüksek-güçte lazer ve darbeli dalga biçimi gereklidir | Yüzey parlatma ön işlemi ve saf argon koruması gereklidir |
Lazer Gücü Seçiminde İki Yaygın Yanılgı
Ultra-yüksek-güçlü modellerin körü körüne satın alınması: Ekipman satın alma, su soğutma ve güvenlik korumasında daha yüksek maliyetlere yol açacaktır. İnce plakaların yanarak-tamamen yanmaya yatkınlığı yüksektir. Yalnızca %10–%20'lik bir güç marjının ayrılması gerekir; en üst-özellikli yüksek-güçlü modeller gereksizdir.
Yüksek derecede yansıtıcı malzemeler için güç gereksinimlerinin ihmal edilmesi: Alüminyum ve bakır, lazer enerjisinin çoğunu yansıtır. Aynı levha kalınlığı için gereken lazer gücü, karbon çeliğine göre iki kattan fazladır. Güç parametrelerinin karbon çeliğine dayalı olarak seçilmesi, eksik füzyon ve soğuk kaynaklarla sonuçlanacaktır.
Adım 2: Robot Gövde Seçimi (İki Tip Robotun Karşılaştırılması, El Tipi Lazer Kaynağı Hariç)
Bu seçim yalnızca üretim çıktısı, ürün değiştirme sıklığı, fabrika alanı ve bütçeye göre belirlenen, otomatik iş istasyonlarına yönelik 6 eksenli ekipmanlar için geçerlidir:
1. Sabit 6 eksenli Endüstriyel Robotik KolUygulama senaryoları: Tek bir ürünün seri üretimi, yüksek-döngülü üretim hatları ve ağır, kalın-levha iş parçaları. Avantajları: Yüksek taşıma kapasitesi, isteğe bağlı geniş erişim aralığı, yüksek hareket hızı ve uzun-süreli sürekli çalışma için mükemmel stabilite. Dezavantajları: Geniş zemin alanı kullanımı, uyumlu kapalı lazer güvenlik kabini için daha yüksek yatırım ve ürün değişimleri için daha uzun devreye alma süresi.
2. İşbirlikçi Robot (Cobot)Uygulama senaryoları: Orta ve küçük-toplu üretim, birden fazla ürün türü için sık ürün değişimi, sınırlı fabrika alanı ve kısıtlı bütçeler. Avantajları: Ağır- görevlere uygun güvenlik kabini gerektirmez, yüksek esneklik, hızlı yeniden konumlandırma ve takım değiştirmenin yanı sıra basit çalıştırma ve devreye alma. Dezavantajları: Nispeten düşük taşıma kapasitesi, endüstriyel robotik kollara göre daha düşük hareket hızı ve kalın levhalar için derin nüfuzlu kaynak gerektiren çalışma koşullarında sınırlı üretim kapasitesi.
Seçim Özeti
Yüksek üretim kapasitesi ve tek-çeşitli seri üretim gerekiyorsa 6-eksenli endüstriyel robotu seçin. Çok-çeşitli üretim, sınırlı atölye alanı ve düşük-maliyetli giriş düzeyi otomasyon dağıtımı için ortak çalışmaya dayalı bir robotu tercih edin.
Adım 3: Temel Yardımcı Bileşenler için Seçim Kontrol Listesi
Lazer Kaynak Kafası
0,2 mm'den 0,8 mm'ye kadar olan montaj boşluklarını telafi edebilen ve kaynak dikişlerini genişletebilen salınımlı kaynak fonksiyonlu kaynak kafaları tercih edilmektedir. Odak uzaklığı, iş parçalarının çalışma alanına uygun olacaktır. Galvanizli çelik saclar ve alüminyum iş parçaları için salınımlı kaynak kafaları zorunludur.
Lazer Jeneratör
Güç, ekipman seçiminin ilk adımında belirlenen parametreye uygun olacaktır. Yerel-satış sonrası hizmeti olan ve başarısızlık oranları düşük olan markalar önerilir. Sürekli-dalgalı fiber lazerler sürekli derin nüfuzlu kaynak için kullanılırken, darbeli lazerler ultra-ince hassas parçalar için kullanılır.
Servo Tel Besleyici
Sıkışma olmadan istikrarlı tel beslemeyi sağlamak için servo-tahrikli bir tel besleyici gereklidir. 0,8 mm, 1,0 mm ve 1,2 mm'lik yaygın tel çaplarını destekler. Yalnızca montaj boşlukları 0,1 mm'den az olan ince-levha hassas bindirme bağlantıları için otojen kaynağın benimsenmesi amacıyla tel besleme ihmal edilebilir. Kalın plakalar, büyük boşluklar ve yüksek-gerilmeli bağlantılar için dolgu teli kaynağı zorunludur.
Kaynak Dikişi Görüş Takip Sistemi
2D Vision: Düşük maliyetli, basit düz kaynaklara uygundur.
3D Lazer Görüş: Çok-çeşitli ve yüksek-hassasiyetteki iş parçaları için gerekli olan boşluk algılama, yükseklik farkı ölçümü ve otomatik sapma düzeltme özelliğine sahiptir. Toplu-üretilmiş tek-tipteki basit iş parçalarının maliyetlerini azaltmak için görüntü sistemi kaldırılabilir.
Endüstriyel Soğutucu
Soğutucunun lazerin nominal gücüne uygun olması gerekir. Lazer jeneratörünü ve kaynak kafasını ayrı ayrı soğutmak için yüksek-güçlü modellerde çift-sıcaklıklı çift-kontrol soğutucuları gerekir. Küçük boyutlu soğutucular, ekipmanın gücünün azalmasına neden olacak ve üretim hattı çevrim verimliliğini doğrudan azaltacaktır. Soğutuculara yönelik ekstra soğutma kapasitesi marjı, yüksek ortam sıcaklıklarına sahip atölyelere ayrılmalıdır.
Robotik Lazer Kaynağında Temel İşlem Noktaları
Ark Başlangıcı / Ark Sonu Kontrolü
Ark başlangıcında gözenekliliği ve ark bitiminde krater çatlaklarını önlemek için robot programına kademeli güç artırma-yukarı ve-azaltma işlevlerini ekleyin. Kaynak oksidasyonunu önlemek için ince plakalar için akış sonrası koruyucu gaz süresini uzatın.
Salınım Kaynak Parametreleri
Standart salınım genişliği, 10–30 Hz salınım frekansıyla 0,6 mm ile 1,5 mm arasında değişir. Daha geniş montaj boşlukları için daha büyük bir salınım genliği benimsenecektir.
Robotlar için Referans Hareket Hızı (Sürekli-Dalga Fiber Lazer)
İnce-levha otojen sızdırmazlık kaynakları: 800–2000 mm/dak
Orta ve kalın plaka dolgu teli yapısal kaynakları: 300–800 mm/dak
Yüksek derecede yansıtıcı alüminyum alaşımlı iş parçaları: 200–500 mm/dak
Çok-katmanlı ve Çok-geçişli Kaynak
6 mm'den kalın levhalar için katmanlı kaynak yapılması gerekir. Kaynak nüfuziyetini garanti etmek için kök paso için yüksek güç kullanın ve kaynak görünümünü optimize etmek için kapatma pasosu için gücü azaltın. Her kaynak katmanından sonra yüzey oksit tabakası temizlenmelidir.
Uygun olup olmadığımızı görmek için mühendisin önüne gerçek bir gereksinim koyun. Parça çiziminizi, çevrim süresini ve hücre sınırlamalarını gönderin, biz de bir konfigürasyon ve teslim süresiyle geri dönelim.
