บทสนทนาโดยสังเขปเกี่ยวกับการเชื่อมแบบไฮบริดด้วยเลเซอร์กำลังสูง

ด้วยความต้องการอย่างเร่งด่วนในด้านประสิทธิภาพ ความสะดวกสบาย และระบบอัตโนมัติในอุตสาหกรรมการผลิต แนวคิดเรื่องเลเซอร์จึงได้รับความสนใจและถูกนำมาใช้อย่างรวดเร็วในหลากหลายสาขา การเชื่อมด้วยเลเซอร์ก็เป็นหนึ่งในนั้น บทความนี้จะให้ภาพรวมโดยละเอียดเกี่ยวกับหลักการพื้นฐาน ข้อดี อุตสาหกรรมที่ใช้งาน และแนวโน้มการพัฒนาของการเชื่อมแบบไฮบริดด้วยเลเซอร์ โดยแสดงให้เห็นถึงความเหนือกว่าของการเชื่อมแบบไฮบริดด้วยเลเซอร์ในการเชื่อมแผ่นโลหะหนาอย่างเต็มที่

การเชื่อมแบบไฮบริดด้วยเลเซอร์เป็นการเชื่อมด้วยเลเซอร์วิธีการเชื่อมแบบผสมผสานระหว่างลำแสงเลเซอร์และอาร์ค ผลลัพธ์จากการผสมผสานนี้แสดงให้เห็นถึงการปรับปรุงอย่างมีนัยสำคัญในด้านความเร็วในการเชื่อม ความลึกของการทะลุทะลวง และความเสถียรของกระบวนการ นับตั้งแต่ปลายทศวรรษ 1980 การพัฒนาอย่างต่อเนื่องของเลเซอร์กำลังสูงได้ส่งเสริมการพัฒนาเทคโนโลยีการเชื่อมแบบไฮบริดด้วยเลเซอร์ ทำให้ปัญหาต่างๆ เช่น ความหนาของวัสดุ การสะท้อนแสงของวัสดุ และความสามารถในการเชื่อมช่องว่าง ไม่ใช่ปัญหาอีกต่อไป และได้ถูกนำไปใช้ในการเชื่อมชิ้นส่วนวัสดุที่มีความหนาปานกลางได้อย่างประสบความสำเร็จ

1. เทคโนโลยีการเชื่อมแบบไฮบริดด้วยเลเซอร์

1.1 ลักษณะเฉพาะของการเชื่อมแบบไฮบริดด้วยเลเซอร์

ในกระบวนการเชื่อมแบบไฮบริดด้วยเลเซอร์ ลำแสงเลเซอร์และอาร์คจะทำงานร่วมกันในบ่อหลอมเหลวเดียวกัน (ดังภาพ) และการทำงานร่วมกันของทั้งสองอย่างจะสร้างรอยเชื่อมที่ลึกและแคบ ซึ่งช่วยเพิ่มประสิทธิภาพการผลิต

โซลูชันกระบวนการเชื่อมแบบไฮบริดด้วยเลเซอร์อาร์ค

1.2 หลักการพื้นฐานของการเชื่อมแบบไฮบริดด้วยเลเซอร์

การเชื่อมด้วยเลเซอร์เป็นที่รู้จักกันดีในเรื่องบริเวณที่ได้รับผลกระทบจากความร้อนที่แคบมาก และลำแสงเลเซอร์สามารถโฟกัสไปที่พื้นที่เล็กๆ เพื่อสร้างรอยเชื่อมที่แคบและลึก สามารถทำความเร็วในการเชื่อมได้สูงขึ้น จึงช่วยลดปริมาณความร้อนและลดต้นทุนการเชื่อม อย่างไรก็ตาม มีโอกาสที่ชิ้นส่วนจะเสียรูปทรงเนื่องจากความร้อน แต่...การเชื่อมด้วยเลเซอร์มีความสามารถในการเชื่อมช่องว่างต่ำ จึงต้องใช้ความแม่นยำสูงในการประกอบชิ้นงานและการเตรียมขอบการเชื่อมด้วยเลเซอร์นอกจากนี้ยังทำได้ยากมากสำหรับวัสดุที่มีการสะท้อนแสงสูง เช่น อลูมิเนียม ทองแดง และทองคำ ในทางตรงกันข้าม กระบวนการเชื่อมด้วยไฟฟ้ามีประสิทธิภาพในการเชื่อมช่องว่างสูง มีประสิทธิภาพทางไฟฟ้าสูง และสามารถเชื่อมวัสดุที่มีการสะท้อนแสงสูงได้อย่างมีประสิทธิภาพ อย่างไรก็ตาม ความหนาแน่นของพลังงานต่ำในระหว่างการเชื่อมด้วยไฟฟ้าทำให้กระบวนการช้าลง ส่งผลให้เกิดความร้อนสูงในบริเวณการเชื่อม และทำให้ชิ้นส่วนที่เชื่อมเกิดการเสียรูปจากความร้อน ดังนั้น การใช้เลเซอร์กำลังสูงการใช้ลำแสงเลเซอร์สำหรับการเชื่อมแบบเจาะลึกควบคู่ไปกับการใช้อาร์คที่มีประสิทธิภาพด้านพลังงานสูงเพื่อเชื่อมอย่างมีประสิทธิภาพ ทำให้เกิดผลลัพธ์แบบไฮบริดซึ่งช่วยชดเชยข้อเสียของกระบวนการและเสริมข้อดีของกระบวนการให้ดียิ่งขึ้น

รูปแบบการก่อตัวของรอยเชื่อมระหว่าง

1.3 ข้อดีของกระบวนการเชื่อมแบบไฮบริดด้วยเลเซอร์

ข้อเสียของการเชื่อมด้วยเลเซอร์ข้อเสียของการเชื่อมด้วยเลเซอร์คือ ความสามารถในการเชื่อมช่องว่างต่ำ และความต้องการการประกอบชิ้นงานสูง นอกจากนี้ การเชื่อมด้วยอาร์คยังมีข้อเสียคือ เมื่อเชื่อมแผ่นโลหะหนา จะมีความหนาแน่นพลังงานต่ำและความลึกในการแทรกซึมตื้น ทำให้เกิดความร้อนสูงในบริเวณเชื่อม ซึ่งจะทำให้ชิ้นส่วนที่เชื่อมเสียหายจากความร้อนและเกิดการเสียรูป การผสมผสานระหว่างสองวิธีนี้สามารถส่งเสริมและสนับสนุนซึ่งกันและกัน เพื่อชดเชยข้อเสียของกระบวนการเชื่อมแต่ละแบบ ทำให้ใช้ประโยชน์จากข้อดีของการเชื่อมด้วยเลเซอร์ที่มีความลึกในการแทรกซึมสูงและการเชื่อมด้วยอาร์คได้อย่างเต็มที่ ส่งผลให้มีความร้อนต่ำ การเสียรูปของรอยเชื่อมน้อย ความเร็วในการเชื่อมสูง และความแข็งแรงของรอยเชื่อมสูง

แผนภาพกระบวนการเชื่อมแบบไฮบริดด้วยเลเซอร์

2.1 โครงสร้างการเชื่อมแบบไฮบริดเลเซอร์ MAVEN

การประยุกต์ใช้และการพัฒนาในอุตสาหกรรมการเชื่อมไฮบริดด้วยเลเซอร์

3.1 อุตสาหกรรมที่นำไปประยุกต์ใช้

ด้วยความก้าวหน้าของเทคโนโลยีเลเซอร์กำลังสูง การเชื่อมแบบไฮบริดด้วยเลเซอร์จึงถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในหลากหลายสาขา มีข้อดีคือประสิทธิภาพการเชื่อมสูงกว่า ความคลาดเคลื่อนของช่องว่างสูงกว่า และการแทรกซึมของการเชื่อมที่ลึกกว่า จึงเป็นตัวเลือกแรกสำหรับการเชื่อมแผ่นโลหะขนาดกลางและหนา วิธีการเชื่อมนี้ยังสามารถใช้แทนการเชื่อมแบบดั้งเดิมในอุตสาหกรรมการผลิตอุปกรณ์ขนาดใหญ่ได้อีกด้วย เหมาะสำหรับเครื่องจักรกลก่อสร้าง สะพาน ตู้คอนเทนเนอร์ ท่อส่ง เรือ โครงสร้างเหล็ก อุตสาหกรรมหนัก และสาขาอุตสาหกรรมอื่นๆ

3.2 แนวโน้มการพัฒนา

จีนเป็นผู้ผลิตรายใหญ่ของอุปกรณ์เลเซอร์ในปี 2021 ผลผลิตของอุตสาหกรรมอุปกรณ์เลเซอร์ในประเทศของเราจะมากกว่า 200,000 หน่วย โดยในจำนวนนี้ เครื่องเชื่อมเลเซอร์คิดเป็นประมาณ 27.3% ของตลาดอุปกรณ์เลเซอร์ และเป็นหนึ่งในอุปกรณ์หลักในตลาด เครื่องเชื่อมเลเซอร์ไฮบริดเป็นหนึ่งในประเภทใหม่ของเครื่องเชื่อมเลเซอร์ เนื่องจากความต้องการการเชื่อมแผ่นโลหะหนาปานกลางในอุตสาหกรรมต่างๆ ยังคงเพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่อง ตลาดความต้องการเครื่องเชื่อมเลเซอร์ไฮบริดจึงขยายตัวอย่างต่อเนื่อง บริษัทต่างๆ ยังคงคิดค้นนวัตกรรมด้านเทคโนโลยี บุคลากร การใช้งาน ฯลฯ และส่งเสริมการทดแทน ด้วยความเร็วในการนำเข้าเครื่องเชื่อมเลเซอร์ไฮบริดกำลังสูง แนวโน้มการพัฒนาของการทดแทนภายในประเทศจึงเพิ่มขึ้นการเชื่อมแบบไฮบริดด้วยเลเซอร์กำลังสูงสิ่งนี้เริ่มชัดเจนขึ้นเรื่อยๆ