Què és la soldadura làser (OTF) a la vol?
La soldadura làser al vol (OTF a la vol), de vegades també anomenada soldadura d’escaneig, és un procés automatitzat de soldadura làser que utilitza un sistema d’escaneig làser per realitzar soldadura mentre el capçal del procés de soldadura o la part objectiu es mou constantment. Cal examinar primer altres mètodes comuns de soldadura làser automatitzats per comprendre els principis bàsics de la soldadura en vol. Aquests mètodes es poden considerar mètodes de soldadura làser "parada".
En general, el terme "a la vol" fa referència a realitzar tasques dinàmicament i en temps real sense aturar ni interrompre el procés global. En el món de la fabricació automatitzada, la soldadura làser "al vol" encarna aquest concepte permetent soldadura contínua mentre la peça o el cap de soldadura continua en moviment. A mesura que les indústries continuen impulsant una producció més ràpida i intel·ligent, aquest mètode de soldadura està guanyant tracció en entorns de fabricació avançats. Aquest article explicarà què és la soldadura làser a la vol, com funciona i els avantatges clau que ofereix els fabricants.
Alta velocitat
Atureu i comenceu la soldadura làser amb capçal de soldadura fixa
El mètode més senzill i comú de soldadura làser és amb un capçal de soldadura làser fix, que dirigeix el feix cap a una posició fixa directament per sota de l’òptica. Hi ha algunes excepcions, principalment caps de soldadura dissenyats per a "soldadura Wobble" que utilitzen un camp de vista més petit per crear el patró de soldadura.
Per fer soldadures més grans que la mida del punt de feix o per fer una sèrie de soldadures individuals, s’ha de moure el cap de soldadura fixa o la part que s’està soldada. El primer és més comú perquè és més fàcil d’aconseguir.
Velocitats més altes
Soldadura làser de parada amb capçalera d’escaneig
Els capçals d’escaneig làser, també coneguts com a escàners i capçals d’escaneig de Galvo, utilitzen Galvos per desviar el feix làser girant una sèrie de miralls amb cura. Aquest disseny permet que el feix sigui dirigit o "escanejat" a través d'un ampli camp de vista. Això permet que l’òptica d’escaneig formi soldadures llargues, patrons de soldadura complexos i moltes soldadures individuals, mentre que el cap i la peça d’escaneig es mantenen estacionàries.
La soldadura d’escaneig s’utilitza sovint per a aplicacions avançades de gran volum com la soldadura de bateries. No obstant això, mentre que la soldadura amb un cap d'escaneig redueix la freqüència amb què s'ha d'aturar el sistema, no elimina completament la necessitat. A més, la soldadura a la vora del camp de vista del capçal d’escaneig pot causar distorsions subtils en el focus del feix, cosa que pot causar problemes en aplicacions d’alta precisió amb finestres de procés estrets.
Els reptes a la vora del camp de vista es poden reduir només mitjançant una petita part del camp de vista de l'escàner. Això es tradueix en soldadures més uniformes, però requereix un reposicionament més freqüent de l’escàner per cobrir l’àrea de soldadura. El reposicionament de l'escàner és un procés relativament lent que redueix significativament el rendiment global.
Velocitat molt alta
Soldadura sobre la marxa amb un cap d'escaneig
Afortunadament, es pot millorar encara més una exploració làser per crear patrons de soldadura complexos mentre les òptiques estan en moviment o mentre les parts es mouen per sota. Aquest enfocament redueix molt la freqüència amb què s’ha d’aturar el sistema.
Quan es soldera la marxa amb un escàner làser, normalment només s’utilitza una petita part del camp de vista. Dit d'una altra manera, l'òptica es manté principalment directament per sobre de l'objectiu de soldadura, fins i tot quan els components del sistema estan en moviment. Això elimina pràcticament les distorsions en les característiques del punt làser causades per dirigir el feix cap a la vora del camp de vista de l'escàner.
Com que la soldadura a la mosca ajusta dinàmicament l’enfocament i el camí del feix làser, aquest enfocament també compta automàticament les variacions d’alçada de la part i la geometria tridimensional sense canviar la distància relativa de l’escàner a la part.
Com funciona la soldadura de mosques
La soldadura es realitza mentre l’escàner o la part està en moviment i el patró de feix produït pel sistema òptic ha de compensar el moviment. Això requereix una integració estreta dels components del sistema.
Per a aplicacions d’alta precisió i d’alt volum com la soldadura de bateries, sovint és la millor opció una combinació d’escàner de gantry. En aquest exemple, el controlador de l'escàner rastreja la posició i la velocitat de l'escàner i compensa la trajectòria del feix per crear la forma de soldadura correcta a la ubicació adequada. Si bé les tècniques tradicionals de soldadura d’escàner són senzilles i simplement “traure” la forma desitjada des d’una posició fixa, la soldadura voladora ha d’orientar el feix al llarg d’un camí diferent de la soldadura final basada en càlculs en temps real.
Beneficis de la soldadura sobre la marxa
Augment de l'eficiència i la producció:
Reduint significativament el nombre d’inici i parades necessàries, la soldadura sobre la mosca elimina eficaçment els intervals de temps no productius utilitzats per canviar la posició de components o òptiques. Per a les línies de producció que han de soldar un gran nombre de parts individuals, fer múltiples soldadures a la mateixa part o fer múltiples soldadures contínues llargues, l’ús de soldadura sobre la mosca sovint pot augmentar la productivitat diverses vegades.
Augment de la precisió i fiabilitat:
La soldadura en temps real calcula i ajusta contínuament els paràmetres de soldadura per tenir en compte el moviment continu. Com a resultat, el feix làser es pot situar amb precisió mantenint característiques òptimes del feix. A més, com que el capçal d’escaneig utilitza un camp de vista limitat, els resultats de soldadura són més consistents i previsibles, cosa que facilita la seva romanida dins d’una finestra de procés estret.
Flexibilitat:
La soldadura sobre la marxa es pot utilitzar quan el cap d'escaneig estigui en moviment, en aplicacions on s'han de fer moltes soldadures individuals en una part gran, com ara la soldadura de la barra de bus de bateries. La soldadura OTF també es pot utilitzar quan el capçal d’escaneig és estacionari i molts components més petits es mouen per sota, com ara soldar cèl·lules de bateries individuals que es mouen al llarg d’un transportador giratori. A més, es pot utilitzar la soldadura sobre la marxa amb gantries de tres eixos, moviment del sistema cartesià i moviment del sistema robotitzat.
Compatibilitat amb altres tecnologies de soldadura làser:
La soldadura al vol es pot utilitzar amb altres tecnologies de soldadura làser que poden canviar les característiques del feix i supervisar el procés de soldadura. Per exemple, la soldadura a la vol és compatible amb làsers de doble raig, que poden millorar la qualitat de la soldadura i reduir el rigor. La soldadura OTF també es pot integrar amb la mesura de soldadura làser directa en temps real, una forma de control de processos que ajuda els fabricants a fer un seguiment de característiques de soldadura clau com la profunditat de la soldadura.
Capacitats actuals de soldadura al vol
IPG ha desenvolupat una tecnologia de soldadura a l’altura que ha aconseguit velocitats de soldadura d’1, 000 soldadures per minut, fins i tot quan solden patrons de soldadura més complexos com les espirals.
La tecnologia de soldadura en directe IPG també és compatible de manera única amb làsers amb amb AMB de dos feixos d’un sol mode i mesura de soldadura en directe de LDD.
Quines indústries i aplicacions poden beneficiar-se de la soldadura al vol?
La soldadura a la marxa és una tecnologia relativament nova, però ofereix una productivitat, qualitat i fiabilitat importants per a una àmplia gamma d’indústries i aplicacions.
Soldadura per bateria EV i bateria: Alguns dels majors fabricants de EV utilitzen la soldadura OTF i és un ajustament natural per als requisits de precisió i de precisió extremadament elevats de les indústries de EV i de bateries. La soldadura sobre la marxa, sobretot quan es combina amb el doble feix i la mesura de la soldadura en temps real, és un potent mètode de soldadura per a aplicacions com la cèl·lula de la bateria a la soldadura de la barra de bus, la coberta de les cèl·lules de la bateria a la soldadura, la soldadura de la placa freda de la bateria i la soldadura de plaques bipolars de pila de combustible.
Automoció: Mentre que associat a la indústria EV, la indústria de l’automòbil en conjunt també es beneficia de l’augment del rendiment que comporta la soldadura sobre la marxa. La soldadura OTF és adequada per a la soldadura corporal en blanc de components de xapa. La soldadura OTF també té un gran potencial per soldar diverses parts d'automòbils utilitzades en motors i transmissions d'automòbils.
Aeroespacial: Molts dels avantatges de la soldadura OTF també s'apliquen a les diverses soldadures requerides per la indústria aeroespacial. De forma similar a la indústria EV, la indústria aeroespacial requereix normalment una elevada rendibilitat i precisió.
Fabricació general: Com a mètode de soldadura flexible, es pot utilitzar soldadura a la vol tant per a soldadura micro com per a estructurals, cosa que el fa adequat per a moltes aplicacions generals que es beneficien de la major productivitat.
