Laserlassen:meer dan een mogelijkheid op afstand

Recente ontwikkelingen voor meer betaalbare en capabele lasertechnologieën worden gecombineerd met hoogwaardige industriële robots, die fabrikanten meer precisie en flexibiliteit bieden (ten opzichte van traditionele, maar betrouwbare robotlasprocessen) voor een nog hogere productiviteit op de werkvloer. Bovendien worden materialen die ooit in de industriële sector als niet-lasbaar werden beschouwd, nu met gemak vervaardigd, waardoor vaak unieke producten worden gecreëerd en tegelijkertijd afval wordt verminderd.

Op grote schaal gebruikt ter vervanging van puntlastoepassingen voor ruimtevaart, auto- en fabrikanten van zware apparatuur, laserlassen op afstand (RLW) - een contactloze laserlastechniek - begint steeds meer te worden gebruikt voor complexere toepassingen in verschillende industrieën, met name voor productie in grote volumes. Terwijl traditioneel robotlassen nog steeds de geprefereerde methode is voor een breed scala aan taken, passen toepassingen die uiterste nauwkeurigheid en snelheid vereisen beter bij industriële robots die zijn uitgerust met laserlaskoppen op afstand. Of u nu net begint met het leren kennen van RLW of dichter bij het doen van een robotaankoop bent, de volgende informatie kan nuttig zijn bij uw besluitvormingsproces.

Waarom laserlassen op afstand?

Laser op afstand lassen is "op afstand" in die zin dat de laserkop een langere stand-off van 100-150 mm gebruikt zodat de straal van de kop naar het punt gaat waarop het op het onderdeel is gefocust. Glasvezel wordt gebruikt om de laserstraal naar een end-of-arm-tool van een laserkop te leiden – waardoor de flexibiliteit van de robotbeweging aanzienlijk wordt vergroot, interferentie wordt geminimaliseerd en kostbare schade als gevolg van een crash wordt voorkomen. Een laserlaskop op afstand focusseert en geleidt vervolgens een laserstraal snel met spiegels die worden aangestuurd door galvanometermotoren (lage traagheid, programmeerbare servomotoren).

Hierdoor wordt de robotnauwkeurigheid een secundaire factor, waardoor fabrikanten traditionele zware payload-robots, zoals de SP165 of een GP180 voor het positioneren van de koppen. Het gebruik van een conventionele robot zoals deze in plaats van een robot met hoge precisie, zoals de MC2000 II, is vaak goedkoper en speelt in op een betere beoogde terugverdientijd.

Evenzo hebben laserlaskoppen op afstand speciale software, waardoor programma's kunnen werken terwijl de robot beweegt. Dit staat algemeen bekend als "on-the-fly" lassen. Terwijl een kleiner aantal applicaties "on-the-fly" configuraties gebruikt, biedt Yaskawa een functie die een uitvoer afvuurt op basis van de robotpositie, waarbij de robotbeweging en de laserkopbeweging elke keer op hetzelfde punt worden gesynchroniseerd.

Is RLW kosteneffectief?

Hoewel laserlassen nog steeds een grote investering met zich meebrengt voor de laser, kop en koelmachine, blijft de prijs dalen. Om dit type initiële kapitaalinvestering te rechtvaardigen, is het belangrijk om de kosten te compenseren door voldoende volume te hebben. Als productie in grote volumes een punt van zorg is, kan het voordelig zijn om met een gerenommeerde robotleverancier te praten over de voor- en nadelen van robotlaserlassen versus het installeren van een lasrobot met een spotpistool en een timer voor uw specifieke toepassing.

Op dezelfde manier gebruikt robotlaserlassen meestal YAG-lasers (een combinatie van yttrium-, aluminium- en granaatkristallen) die schadelijk licht uitzenden en een lichtdichte behuizing vereisen. Dit voegt extra kosten toe en kan onpraktisch zijn voor grote constructies zoals carrosserieën. Om het laserlassen van grotere onderdelen aan te pakken, gebruiken sommige laserlaskoppen een "laars" die het lasgebied omgeeft en een lichtdichte afsluiting vormt. Zoals te zien is bij IPG's Laser Seam Stepper (LSS), lokaliseert dit de vereiste lichtdichte behuizing, maar beperkt het de lengte en het bereik van de las, waardoor het een ideale vervanging is voor punt- of steeklassen.

Is RLW de enige manier om te laserlassen?

De laserlaskop op afstand biedt het voordeel dat de straal snel over een groot gebied kan worden verplaatst en dat er mogelijk geen robotbeweging nodig is tijdens het uitvoeren van meerdere lassen in een bepaald gebied. Robots kunnen ook onderdelen presenteren aan een stationaire RLW-kop om de last van het hoog houden van de "laser aan"-tijd te helpen verdelen. RLW-koppen kunnen ook worden gebruikt om de straal te manipuleren voor niet-lastoepassingen, zoals ablatie voor het reinigen van onderdelen.

Er kan een vaste kop op het uiteinde van de robot worden gemonteerd om de robot te laten bewegen de balk. Zelfs vaste koppen kunnen enige straalmanipulatie bevatten die de straal wiebelt of oscilleert om een ​​bredere las te maken, warmte te verdelen, meer voegvariaties aan te pakken en dampen te laten ontsnappen. Robots van booglasklasse met een kleiner laadvermogen kunnen worden gecombineerd met een wiebelkop in een kleinere, goedkopere werkcel voor kleinere onderdelen.

Waar moet nog meer rekening mee worden gehouden?

Materialen
Zoals gezegd opent laserlassen de deur voor het lassen van materialen van de volgende generatie. Een van die materialen waarnaar vaak wordt gevraagd, is het nieuwe staal met ultrahoge sterkte dat wordt gebruikt in de auto-industrie en of het geschikt is voor laserlassen vs. weerstandspuntlassen. Vanwege de metallurgie van sterker staal, is het zeker een goede kandidaat en kan het reageren op snelle warmte-/koelcycli van laserlassen (beter dan tragere weerstandsverwarming).

Het gebruik van aluminium voor fabricage lichtere vrachtwagens en voor de productie van auto-onderdelen, zoals batterijbakken voor elektronische voertuigen, groeit ook snel. Het resultaat is dat het gebruik van laserlassen voor laatstgenoemde steeds populairder wordt – omdat de lage warmte-inbreng, hoge lassnelheid en grote flexibiliteit van laserlassen fabrikanten helpen te voldoen aan de strenge eisen rond het lasproces voor auto-accu-onderdelen.

Methoden
Van weerstandspuntlassen tot wrijvingsroerlassen, robotlaserlassen vervangt bepaalde processen en verhoogt de kwaliteit en doorvoer. Specifieke soorten laserlasprocessen die behoorlijk zwaar worden bekeken voor een verscheidenheid aan robotlastoepassingen, zijn onder meer hetedraad- en hybride laserlassen. Evenzo wint laserlassen voor cladding met draad en poeder aan belangstelling vanwege de snelheid en de lage warmte-inbreng.



Joint Design
Overlapverbindingen met strakke pasvorm werken het beste voor laserlassen. Door kleine openingen tussen oppervlakken kan laserlassen snel in lasersnijden veranderen en daarom gebruiken armaturen voor laserlassen een klemming met hoge kracht. Laserlassen vereist slechts toegang aan één zijde, in tegenstelling tot puntlassen, maar de onderkant heeft wel ondersteuning nodig om klemkrachten te weerstaan.

Oppervlak
Ook over het oppervlak van het te lassen product moet nagedacht worden. Idealiter zou bij het gebruik van een laser voor een product een oppervlak van klasse A (een vrij gevormd oppervlak met een esthetische vorm en optimale oppervlaktekwaliteit) moeten worden gebruikt. Dit komt omdat de kleine door warmte beïnvloede zone vrij goed opruimt. Om deze reden wordt het gebruik voor laserlassen - in plaats van traditioneel weerstandspuntlassen (RSW), gasmetaalbooglassen (GMAW) of wolfraam-inertgaslassen (TIG) - steeds populairder in industrieën zoals de huishoudelijke apparatenindustrie, waar roestvrij staal afzuigkappen, ovens en koelkasten worden gemaakt.

Vakkundig personeel
Bij het programmeren van een robot is het van cruciaal belang dat de operator het proces begrijpt dat hij de robot leert. Een bekwame robotoperator met ervaring met boog- of weerstandslassen begrijpt de laserprocessen mogelijk niet volledig. Om deze reden en om het meeste uit het proces te halen terwijl de integriteit van de onderdelen behouden blijft, zouden bedrijven moeten overwegen om personeel aan te nemen of op te leiden om laserlastechnieken te begrijpen. Volt, ampère en draadaanvoersnelheid worden vervangen door laservermogen en -snelheid, om nog maar te zwijgen van de verschillen tussen mogelijk gebruikt beschermgas en toevoegmateriaal. Laserveiligheid is ook een kritieke factor waarvoor het fabriekspersoneel ook verantwoordelijk zal zijn.

Van de geometrie van verbindingen tot het passen van onderdelen en meer, er zijn veel facetten om over na te denken bij robotlaserlassen. Als u zich afvraagt ​​of de robuuste kwaliteit en toename van de doorvoer van robotlaserlassen geschikt zijn voor uw bedrijf, is het verstandig om contact op te nemen met uw favoriete robotleverancier om antwoorden te zoeken op uw specifieke toepassingsvragen.