สารานุกรมความรู้ด้านการเชื่อม: การอภิปรายโดยสังเขปเกี่ยวกับการจำแนกประเภท
และกระบวนการเชื่อมด้วยเลเซอร์
ในการผลิตภาคอุตสาหกรรม การเชื่อมด้วยเลเซอร์ถูกนำมาใช้ในด้านการบินและอวกาศมานานแล้วการเชื่อมที่มีความแม่นยำสูงและการเชื่อมวัสดุพิเศษ ด้วยการพัฒนาของอุตสาหกรรมและความก้าวหน้าทางเทคโนโลยี การเชื่อมด้วยเลเซอร์จึงถูกนำมาใช้ในการเชื่อมวัสดุทั่วไปมากขึ้นเรื่อยๆ ในวันนี้ เราจะมาพูดถึงการจำแนกประเภทของการเชื่อมด้วยเลเซอร์ การเชื่อมด้วยเลเซอร์เป็นวิธีการเชื่อมที่มีประสิทธิภาพและแม่นยำ โดยใช้ลำแสงเลเซอร์ที่มีความหนาแน่นพลังงานสูงเป็นแหล่งความร้อนในการหลอมรวมวัสดุเข้าด้วยกัน มีข้อดีหลายประการ เช่น ความเร็วในการเชื่อมสูง การเสียรูปน้อย ความต้องการสภาพแวดล้อมในการเชื่อมต่ำ ความหนาแน่นพลังงานสูง ไม่ได้รับผลกระทบจากสนามแม่เหล็ก ไม่จำกัดเฉพาะวัสดุที่เป็นตัวนำ ไม่จำเป็นต้องใช้สภาวะสุญญากาศ และไม่มีการสร้างรังสีเอ็กซ์ในระหว่างกระบวนการเชื่อม
การเชื่อมด้วยเลเซอร์สามารถจำแนกได้จากหลายมุมมอง:
- การจำแนกตามโหมดพลังงานเอาต์พุตของเลเซอร์:
- การเชื่อมด้วยเลเซอร์แบบต่อเนื่อง: การเชื่อมจะสร้างรูปทรงรอยเชื่อมที่ต่อเนื่องและไม่ถูกขัดจังหวะตลอดกระบวนการเชื่อม
- การเชื่อมด้วยเลเซอร์แบบพัลส์เนื่องจากพลังงานที่ส่งไปยังพื้นผิวของชิ้นส่วนที่เชื่อมนั้นเป็นแบบไม่ต่อเนื่อง จุดแสงแต่ละจุดจึงส่งผลต่อพื้นผิวของชิ้นงานที่เชื่อม ทำให้เกิดจุดเชื่อมเป็นวงกลม รูปทรงของจุดเชื่อมที่แตกต่างกันสามารถเกิดขึ้นได้ตามพารามิเตอร์ของเลเซอร์ที่แตกต่างกัน
- การจำแนกประเภทตามความหนาแน่นของพลังงานของจุดเลเซอร์ที่โฟกัส:
- การเชื่อมด้วยการนำความร้อนจากเลเซอร์: ความหนาแน่นของพลังงานค่อนข้างต่ำ โดยทั่วไปน้อยกว่า 10⁵ วัตต์/ตารางเซนติเมตร เลเซอร์จะส่งพลังงานไปยังพื้นผิวของชิ้นงานที่เชื่อม ทำให้พื้นผิวโลหะร้อนขึ้นจนถึงอุณหภูมิระหว่างจุดหลอมเหลวและจุดเดือด ความร้อนจะถูกถ่ายเทไปยังภายในของโลหะผ่านการนำความร้อนเพื่อสร้างรอยเชื่อม ซึ่งคล้ายกับการเชื่อมด้วยทังสเตนเฉื่อยการเชื่อมแก๊ส (TIG).
- การเชื่อมด้วยเลเซอร์แบบทะลุทะลวงลึก (การเชื่อมแบบรูเจาะ): เมื่อความหนาแน่นของพลังงานเลเซอร์ที่กระทำต่อพื้นผิวโลหะมากกว่า 10⁵ วัตต์/ตารางเซนติเมตร ลำแสงเลเซอร์กำลังสูงจะกระทำต่อพื้นผิวของวัสดุโลหะ ทำให้เกิดการหลอมละลายเฉพาะจุดและเกิดเป็น "รูเจาะ" ลำแสงเลเซอร์จะทะลุเข้าไปในบริเวณภายในของโลหะหลอมเหลวผ่าน "รูเจาะ" เพื่อสร้างรอยเชื่อม
- การจำแนกตามโหมดควบคุม:
- เครื่องเชื่อมเลเซอร์แบบใช้มือ
- เครื่องเชื่อมเลเซอร์อัตโนมัติ
- เครื่องเชื่อมเลเซอร์กัลโว
- จำแนกตามประเภทของเลเซอร์:
- เครื่องเชื่อมเลเซอร์ YAG
- เครื่องเชื่อมเลเซอร์เซมิคอนดักเตอร์
- เครื่องเชื่อมไฟเบอร์เลเซอร์
1. การเชื่อมด้วยเลเซอร์แบบบินได้
การเชื่อมด้วยเลเซอร์แบบเคลื่อนที่ได้ ผสานรวมข้อดีของการเชื่อมระยะไกล เครื่องวัดกระแสไฟฟ้า และเครื่องมือควบคุม เข้ากับซอฟต์แวร์ประมวลผลกราฟิกแบบมืออาชีพ เพื่อให้สามารถเชื่อมหลายเส้นทางได้ทันทีในพื้นที่สามมิติ
การใช้งานหลัก:
มีการนำไปประยุกต์ใช้กับผลิตภัณฑ์ต่างๆ เช่น ตัวถังรถยนต์ เบาะนั่ง และชิ้นส่วนรถยนต์ทั่วไป ในแง่ของวัสดุ สามารถใช้ได้กับวัสดุทั่วไปหลายชนิด เช่น แผ่นเหล็ก แผ่นรีดเย็น และโลหะผสมอะลูมิเนียม รวมถึงวัสดุคอมโพสิตและวัสดุโลหะผสม เช่น โลหะผสมแมกนีเซียม-อะลูมิเนียม
★ ข้อดี:
- ใช้ได้กับงานเชื่อมทุกรูปแบบ
- เหมาะสำหรับการเชื่อมทุกทิศทาง
- การกระจายรอยเชื่อม/จุดเชื่อมที่ผู้ใช้กำหนดเอง
- การกระจายความเค้นที่เหมาะสมที่สุด
- สามารถเชื่อมจุดความเร็วสูง เชื่อมตะเข็บ เชื่อมทับซ้อน เชื่อมชน เชื่อมมุม และเชื่อมเหลื่อมได้
- การซิงโครไนซ์แบบเรียลไทม์ระหว่างหัวเชื่อมและหุ่นยนต์เพื่อเร่งกระบวนการเชื่อมด้วยเลเซอร์
- ต้องการพื้นที่ใช้สอยน้อยลง
- ลดต้นทุนการบำรุงรักษาและโลจิสติกส์
2. การเชื่อมด้วยเลเซอร์แบบเกลียว
เป็นวิธีการเชื่อมด้วยเลเซอร์แบบใช้การสั่นของเลเซอร์แบบลิ่มคู่ โดยติดตั้งโมดูลสั่นพิเศษไว้ที่หัวเชื่อม ซึ่งช่วยให้จุดแสงที่โฟกัสสร้างรอยเชื่อมแบบเกลียวขณะที่หัวเชื่อมเคลื่อนที่
การใช้งานหลัก:
การเชื่อมบานพับ, เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน, เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบท่อ, การเชื่อมท่อหนาในอุตสาหกรรมปิโตรเลียมและก๊าซธรรมชาติ, การเชื่อมหน้าแปลน และการเชื่อมโลหะผสมอลูมิเนียม เป็นต้น
★ ข้อดี:
- รอยเชื่อมที่กว้างขึ้น
- ความสามารถในการทำซ้ำ/ความเสถียรของกระบวนการสูงมาก
- การขึ้นรูปการเชื่อมที่ดีขึ้น
- กระบวนการหลังการเชื่อมง่ายขึ้น และพื้นผิวของชิ้นงานเชื่อมเรียบเนียนขึ้น
- ความสามารถในการเชื่อมโลหะผสมอลูมิเนียมที่ยอดเยี่ยม
3. การเชื่อมประสานด้วยเลเซอร์
การเชื่อมประสานด้วยเลเซอร์ หมายถึงวิธีการที่ใช้โลหะตัวเติมที่มีจุดหลอมเหลวต่ำกว่าจุดหลอมเหลวของโลหะพื้นฐาน โดยจะให้ความร้อนแก่โลหะตัวเติมจนถึงอุณหภูมิที่สูงกว่าจุดหลอมเหลวของโลหะตัวเติม แต่ต่ำกว่าจุดหลอมเหลวของโลหะพื้นฐาน โลหะตัวเติมที่เป็นของเหลวจะซึมเข้าไปในโลหะพื้นฐาน เติมเต็มช่องว่างระหว่างรอยต่อ และแพร่กระจายไปกับโลหะพื้นฐาน ทำให้ชิ้นส่วนที่เชื่อมติดกัน
การใช้งานหลัก:
การเชื่อมโครงสร้างตัวถังอลูมิเนียม เช่น การเชื่อมต่อระหว่างหลังคาและผนังด้านข้าง และประตู
★ ข้อดี:
- ช่วยลดข้อบกพร่องของการเชื่อมด้วยเลเซอร์แบบบริสุทธิ์ เช่น รูพรุน รอยแตก และช่องว่างระหว่างชิ้นงานที่มากเกินไป
- ช่วยเพิ่มความแข็งแรงของรอยเชื่อมและทำให้ได้รอยเชื่อมที่สมบูรณ์แบบ
- ในระหว่างการเชื่อมประสาน จะมีเพียงโลหะตัวเติมเท่านั้นที่หลอมละลาย ส่วนโลหะพื้นฐานจะไม่หลอมละลาย
- รอยเชื่อมประสานมีการเสียรูปน้อย ผิวเรียบเนียนสวยงาม เหมาะสำหรับการเชื่อมงานที่ต้องการความแม่นยำสูง และชิ้นส่วนที่ซับซ้อนซึ่งทำจากวัสดุต่างชนิดกัน
- บริเวณที่ได้รับผลกระทบจากความร้อนมีขนาดเล็กและมีความแข็งแรงต่อแรงอัดสูง
4. การเชื่อมด้วยเลเซอร์แบบใช้ลวดเติม
การเชื่อมด้วยเลเซอร์โดยใช้ลวดเชื่อมเป็นวิธีการที่ใช้ลวดเชื่อมที่มีวัสดุชนิดเดียวกันหรือคล้ายคลึงกับโลหะพื้นฐาน โดยโลหะพื้นฐานและลวดเชื่อมจะหลอมเหลวแล้วแข็งตัวเพื่อสร้างรอยเชื่อม
การใช้งานหลัก:
การเชื่อมชิ้นส่วนโครงสร้างตัวถังรถยนต์และชิ้นส่วนรถยนต์ทั้งหมด
★ ข้อดี:
- ช่วยลดข้อบกพร่องของการเชื่อมด้วยเลเซอร์แบบบริสุทธิ์ เช่น รูพรุนและรอยแตก
- ช่วยเพิ่มอัตราคุณภาพของผลิตภัณฑ์เชื่อม และอนุญาตให้มีช่องว่างระหว่างผลิตภัณฑ์เชื่อมมากขึ้นเล็กน้อย
- โลหะพื้นฐานจะหลอมละลายในระหว่างการเชื่อม และความแข็งแรงของรอยเชื่อมจะสูงกว่าความแข็งแรงของโลหะพื้นฐาน
5. การเชื่อมประสานแบบสั่น
อุปกรณ์นี้ผสานรวมฟังก์ชันการปรับรูปทรงลำแสงและการติดตามรอยเชื่อมเข้าไว้ในอุปกรณ์เดียวกันผ่านทาง ALO3 โดยสามารถใช้ลวดเชื่อมเป็นเซ็นเซอร์เชิงกลได้
การใช้งานหลัก:
การเชื่อมประสานด้วยเลเซอร์ของชิ้นงานสีขาว ส่วนใหญ่ได้แก่ การเชื่อมประสานฝาครอบหลังคาและฝากระโปรงท้าย รวมถึงการเชื่อมประสานชิ้นส่วนรถยนต์ ความผันผวนของชิ้นงานและความผิดพลาดของอุปกรณ์จับยึดมักเพิ่มความยากลำบากในการเชื่อมประสานด้วยเลเซอร์อย่างมาก ส่งผลให้การแก้ไขข้อผิดพลาดในกระบวนการเชื่อมด้วยเลเซอร์ทำได้ยากมาก อย่างไรก็ตาม การเชื่อมประสานแบบสั่นสามารถปรับทิศทางการเชื่อมได้เองอย่างมีประสิทธิภาพ ด้วยฟังก์ชันการติดตามการเชื่อมและการชดเชยระยะโฟกัสอัตโนมัติ ทำให้ลำแสงเลเซอร์สามารถนำทางและโฟกัสได้ง่าย สามารถเปลี่ยนทิศทางได้ มีความเป็นอัตโนมัติสูง ความเร็วในการเชื่อมสูง และประสิทธิภาพสูง จึงรักษาคุณภาพการเชื่อมไว้ได้
★ ข้อดี:
- การติดตามรอยเชื่อมเพื่อกำหนดทิศทางการเชื่อมของชิ้นงานแบบเรียลไทม์
- การปรับแนวการเชื่อมแบบอัตโนมัติในสามทิศทาง XYZ ตามความเบี่ยงเบนของชิ้นงานที่แตกต่างกัน เพื่อให้ได้คุณภาพการเชื่อมที่ดี
- ช่วยเพิ่มอัตราความสม่ำเสมอของการเชื่อมผลิตภัณฑ์
6. การเชื่อมประสานแบบสามจุด
มีการเพิ่มโมดูลแบบสองจุดเข้าไปในเลนส์ ในระหว่างการเชื่อม โมดูลแบบสามจุดในเลนส์สำหรับงานบัดกรีจะกระจายลำแสงหนึ่งลำออกเป็นสามลำแสง ซึ่งเป็นวิธีแก้ปัญหาสำหรับการบัดกรีแผ่นเหล็กชุบสังกะสีแบบจุ่มร้อน และทำให้รอยเชื่อมเรียบเนียนขึ้นโดยไม่แตกร้าว
การใช้งานหลัก:
การเชื่อมประสานตัวถังสีขาวจากโลหะผสมอลูมิเนียม การเชื่อมประสานด้วยเลเซอร์ของฝาครอบหลังคาและฝากระโปรงท้าย และการเชื่อมประสานชิ้นส่วนรถยนต์ เป็นต้น
★ ข้อดี:
- กระบวนการเชื่อมประสานที่มีเสถียรภาพและเชื่อถือได้มากขึ้น
- ความเร็วที่เร็วขึ้น
- ความแข็งแกร่งที่สูงขึ้น
- รอยเชื่อมแผ่นเหล็กชุบสังกะสีแบบจุ่มร้อนมีลักษณะที่สวยงามยิ่งขึ้น
- กระบวนการทำความสะอาดออนไลน์
- การปรับพลังงานแบบไดนามิก
7. การเชื่อมแบบไฮบริดหลายความยาวคลื่น
การเชื่อมแบบไฮบริดหลายความยาวคลื่นเป็นกระบวนการเชื่อมแบบใหม่ที่คิดค้นโดยบริษัท Lianying Laser โดยใช้ลำแสงเลเซอร์สองลำที่มีความยาวคลื่นต่างกันมาซ้อนทับกัน ทำให้แกนของลำแสงทั้งสองตรงกันในเชิงพื้นที่ ลำแสงเลเซอร์ความยาวคลื่นหลักใช้สำหรับการเชื่อมเป็นหลัก ในขณะที่ลำแสงเลเซอร์ความยาวคลื่นรองใช้สำหรับอุ่นลวดเชื่อมและโลหะฐาน เพื่อลดอัตราการเย็นตัวของโลหะหลอมเหลวในบ่อเชื่อม เหมาะอย่างยิ่งสำหรับโลหะผสมอะลูมิเนียม โลหะผสมแมกนีเซียม โลหะผสมทองแดง เป็นต้น
★ ข้อดี:
- ช่วยลดปริมาณของเสียในรูขุมขน
- ช่วยเพิ่มความเสถียรของแนวเชื่อมและเพิ่มประสิทธิภาพในการเชื่อม
- ช่วยลดความเครียดจากความร้อนได้อย่างมีประสิทธิภาพ ลดรอยแตก เพิ่มความแข็งแรงของรอยเชื่อม และทำให้ได้รอยเชื่อมที่มีลักษณะสม่ำเสมอ
โดยสรุปแล้ว ปัจจุบันในอุตสาหกรรมเลเซอร์โดยรวม เทคโนโลยีและอุปกรณ์จากต่างประเทศยังคงครองตำแหน่งผู้นำ พวกเขามีความก้าวหน้าอย่างครอบคลุมในทุกด้าน ตั้งแต่ตัวเครื่องเลเซอร์และหัวประมวลผลทางแสง ไปจนถึงอุปกรณ์เสริม เช่น เครื่องทำความเย็น เครื่องวัดกำลังไฟฟ้า การตรวจสอบระหว่างการเชื่อม การตรวจสอบหลังการเชื่อม และเครื่องสอบเทียบ TCP บริษัทในประเทศกำลังพยายามอย่างเต็มที่เพื่อไล่ตามให้ทัน อย่างไรก็ตาม ในด้านการประยุกต์ใช้การเชื่อมด้วยเลเซอร์ จีนได้ก้าวเข้าใกล้ระดับความก้าวหน้าสากลมากขึ้น โดยมีบริษัทคุณภาพสูงจำนวนมากเกิดขึ้นและประสบความสำเร็จอย่างยอดเยี่ยม
วันที่โพสต์: 5 กันยายน 2025
