ทั้งการเชื่อมด้วยลำแสงเลเซอร์และการเชื่อมด้วยอาร์คต่างก็ถูกนำมาใช้ในการผลิตทางอุตสาหกรรมมานานแล้ว และสามารถใช้งานได้หลากหลายในด้านเทคโนโลยีการเชื่อมต่อวัสดุ กระบวนการแต่ละอย่างมีพื้นที่การใช้งานเฉพาะของตนเอง ดังที่อธิบายโดยกระบวนการทางกายภาพของการถ่ายเทพลังงานไปยังชิ้นงานและการไหลของพลังงานที่สามารถเกิดขึ้นได้ พลังงานถูกส่งจากแหล่งกำเนิดลำแสงเลเซอร์ไปยังวัสดุที่จะทำการเชื่อมโดยใช้รังสีอินฟราเรดแบบต่อเนื่องพลังงานสูงผ่านสายเคเบิลใยแก้วนำแสง ส่วนอาร์คจะส่งความร้อนที่จำเป็นสำหรับการเชื่อมโดยใช้กระแสไฟฟ้าสูงไหลไปยังชิ้นงานผ่านลำอาร์ค รังสีเลเซอร์ทำให้เกิดโซนที่ได้รับผลกระทบจากความร้อนแคบมาก โดยมีอัตราส่วนความลึกของการเชื่อมต่อความกว้างของรอยเชื่อมสูง (ผลการเชื่อมลึก) ความสามารถในการเชื่อมช่องว่างของกระบวนการเชื่อมเลเซอร์นั้นต่ำมากเนื่องจากเส้นผ่านศูนย์กลางจุดโฟกัสเล็ก แต่ในทางกลับกันสามารถเข้าถึงความเร็วในการเชื่อมที่สูงมาก กระบวนการเชื่อมด้วยอาร์คมีความหนาแน่นของพลังงานต่ำกว่ามาก แต่ทำให้เกิดจุดโฟกัสขนาดใหญ่กว่าบนพื้นผิวของชิ้นงานและมีลักษณะเฉพาะคือความเร็วในการประมวลผลที่ช้ากว่า ด้วยการผสานกระบวนการทั้งสองนี้เข้าด้วยกัน จะทำให้เกิดการทำงานร่วมกันที่มีประโยชน์ ท้ายที่สุดแล้ว จะทำให้ได้ทั้งข้อดีด้านคุณภาพและประโยชน์ด้านวิศวกรรมการผลิต รวมถึงประสิทธิภาพด้านต้นทุนที่ดีขึ้น กระบวนการนี้มีศักยภาพในการใช้งานที่น่าสนใจและคุ้มค่าทางเศรษฐกิจ โดยเฉพาะในอุตสาหกรรมยานยนต์ เนื่องจากอนุญาตให้มีค่าความคลาดเคลื่อนสูงขึ้นในการเชื่อม ทำให้สามารถเชื่อมได้ในอัตราที่สูงขึ้น และได้พารามิเตอร์ทางกล/เทคโนโลยีที่ดีมาก
1. บทนำ:
เป็นที่ทราบกันดีอยู่แล้วว่าสามารถผสมผสานแสงเลเซอร์และอาร์คเข้าด้วยกันในกระบวนการเชื่อมแบบผสมผสานได้ตั้งแต่ทศวรรษ 1970 แต่หลังจากนั้นมาก็ไม่มีการพัฒนาเพิ่มเติมอีกเป็นเวลานาน เมื่อไม่นานมานี้ นักวิจัยได้หันมาสนใจหัวข้อนี้อีกครั้งและพยายามที่จะรวมข้อดีของอาร์คเข้ากับข้อดีของเลเซอร์ในกระบวนการเชื่อมแบบไฮบริด ในขณะที่ในยุคแรกๆ แหล่งกำเนิดแสงเลเซอร์ยังต้องพิสูจน์ความเหมาะสมสำหรับการใช้งานในอุตสาหกรรม แต่ในปัจจุบัน เลเซอร์เป็นอุปกรณ์ทางเทคโนโลยีมาตรฐานในสถานประกอบการผลิตหลายแห่งแล้ว
การเชื่อมด้วยเลเซอร์ร่วมกับกระบวนการเชื่อมอื่นๆ เรียกว่า "กระบวนการเชื่อมแบบไฮบริด" หมายความว่าลำแสงเลเซอร์และประกายไฟจะทำงานพร้อมกันในบริเวณการเชื่อมเดียวกัน และส่งเสริมซึ่งกันและกัน
2. เลเซอร์:
การเชื่อมด้วยเลเซอร์ไม่เพียงแต่ต้องการกำลังเลเซอร์สูงเท่านั้น แต่ยังต้องการลำแสงคุณภาพสูงเพื่อให้ได้ "ผลการเชื่อมที่ลึก" ตามที่ต้องการ คุณภาพลำแสงที่สูงขึ้นนี้สามารถนำไปใช้ประโยชน์ได้ทั้งในการลดขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางโฟกัสหรือเพิ่มระยะโฟกัส
สำหรับโครงการพัฒนาที่กำลังดำเนินการอยู่ในขณะนี้ มีการใช้เลเซอร์โซลิดสเตทแบบใช้หลอดไฟเป็นแหล่งกำเนิดแสง โดยมีกำลังลำแสงเลเซอร์ 4 กิโลวัตต์ แสงเลเซอร์จะถูกส่งผ่านใยแก้วนำแสงขนาด 600 ไมโครเมตร
แสงเลเซอร์ถูกส่งผ่านใยแก้วนำแสง โดยส่วนต้นและส่วนปลายมีการระบายความร้อนด้วยน้ำ ลำแสงเลเซอร์ถูกฉายไปยังชิ้นงานโดยโมดูลปรับโฟกัสที่มีระยะโฟกัส 200 มม.
3. กระบวนการเลเซอร์ไฮบริด:
สำหรับการเชื่อมชิ้นงานโลหะ ลำแสงเลเซอร์ Nd:YAG จะถูกโฟกัสด้วยความเข้มสูงกว่า 10⁶ วัตต์/ตารางเซนติเมตร เมื่อลำแสงเลเซอร์กระทบกับพื้นผิวของวัสดุ มันจะทำให้จุดนั้นร้อนขึ้นจนถึงอุณหภูมิการระเหย และเกิดโพรงไอขึ้นในโลหะเชื่อมเนื่องจากไอโลหะที่ระเหยออกมา คุณลักษณะเด่นของรอยเชื่อมคืออัตราส่วนความลึกต่อความกว้างที่สูง ความหนาแน่นของการไหลของพลังงานของอาร์คที่เผาไหม้อย่างอิสระนั้นสูงกว่า 10⁴ วัตต์/ตารางเซนติเมตรเล็กน้อย ภาพที่ 1 แสดงหลักการพื้นฐานของการเชื่อมแบบไฮบริด ลำแสงเลเซอร์
ดังแสดงในภาพนี้ ความร้อนที่ส่งไปยังโลหะเชื่อมในส่วนบนของรอยเชื่อม นอกเหนือจากความร้อนจากอาร์ค แตกต่างจากการเชื่อมแบบลำดับที่กระบวนการเชื่อมสองแบบแยกกันทำงานต่อเนื่องกัน การเชื่อมแบบไฮบริดอาจมองได้ว่าเป็นการรวมกันของกระบวนการเชื่อมทั้งสองแบบที่ทำงานพร้อมกันในโซนกระบวนการเดียวกัน ขึ้นอยู่กับว่าใช้กระบวนการอาร์คหรือเลเซอร์แบบใด และพารามิเตอร์ของกระบวนการ กระบวนการเหล่านี้จะมีอิทธิพลต่อกันในระดับและวิธีการที่แตกต่างกัน [1, 2]
ด้วยการผสมผสานระหว่างกระบวนการเลเซอร์และกระบวนการอาร์ค ทำให้ความลึกของการเชื่อมและความเร็วในการเชื่อมเพิ่มขึ้น (เมื่อเทียบกับการใช้กระบวนการใดกระบวนการหนึ่งเพียงอย่างเดียว) ไอโลหะที่หลุดออกมาจากโพรงไอจะทำปฏิกิริยาย้อนกลับกับพลาสมาอาร์ค การดูดซับรังสีเลเซอร์ Nd:YAG ในพลาสมาที่กำลังดำเนินการนั้นมีน้อยมาก ขึ้นอยู่กับอัตราส่วนของพลังงานอินพุตทั้งสองที่เลือก ลักษณะของกระบวนการโดยรวมอาจถูกกำหนดโดยเลเซอร์หรืออาร์คในระดับที่มากหรือน้อยกว่า [3,4]
รูปที่ 1: แผนภาพแสดงกระบวนการเชื่อมด้วยเลเซอร์ไฮบริด
การดูดซับรังสีเลเซอร์ได้รับอิทธิพลอย่างมากจากอุณหภูมิของพื้นผิวชิ้นงาน ก่อนที่กระบวนการเชื่อมด้วยเลเซอร์จะเริ่มต้นได้ ต้องเอาชนะการสะท้อนแสงเริ่มต้นเสียก่อน โดยเฉพาะอย่างยิ่งบนพื้นผิวอะลูมิเนียม ซึ่งสามารถทำได้โดยการเริ่มการเชื่อมด้วยโปรแกรมเริ่มต้นพิเศษ หลังจากถึงอุณหภูมิการระเหยแล้ว โพรงไอจะเกิดขึ้น ส่งผลให้พลังงานรังสีเกือบทั้งหมดสามารถส่งผ่านไปยังชิ้นงานได้ พลังงานที่ต้องการสำหรับกระบวนการนี้จึงถูกกำหนดโดยการดูดซับที่ขึ้นอยู่กับอุณหภูมิและปริมาณพลังงานที่สูญเสียไป
โดยการนำความร้อนไปยังส่วนที่เหลือของชิ้นงาน ในการเชื่อม LaserHybrid การระเหยเกิดขึ้นไม่เพียงแต่จากพื้นผิวของชิ้นงานเท่านั้น แต่ยังเกิดขึ้นจากลวดเชื่อมด้วย ซึ่งหมายความว่ามีไอโลหะมากขึ้น ซึ่งจะช่วยอำนวยความสะดวกในการป้อนรังสีเลเซอร์ นอกจากนี้ยังช่วยป้องกันการหยุดชะงักของกระบวนการอีกด้วย [5, 6, 7, 8, 9]
4. การประยุกต์ใช้ในอุตสาหกรรมยานยนต์:
การใช้เทคโนโลยีโครงสร้างแบบเฟรมเหล็กช่วยลดน้ำหนักได้ถึง 43% เมื่อเทียบกับตัวถังรถยนต์ที่ทำจากเหล็ก
รูปที่ 2: แนวคิดโครงสร้างตัวถังแบบ Space frame ของ Audi รุ่น A2
โครงสร้างตัวถังแบบ Space frame ของ Audi A2 ประกอบด้วยส่วนที่เชื่อมด้วยเลเซอร์ยาว 30 เมตร (แถบสีเหลืองในรูปที่ 2) และส่วนที่เชื่อมด้วย MIG ยาว 20 เมตร นอกจากนี้ยังใช้หมุดย้ำอีก 1700 ตัว
รูปที่ 3: การเปรียบเทียบรูปทรงและเทคนิคการเชื่อมต่อบนรถ Audi-A2
ภาพที่ 4 แสดงรอยเชื่อม LaserHybrid ระหว่างวัสดุหล่อ ALMg3 กับวัสดุแผ่น AlMgSi ลวดเชื่อมคือ AlSi5 และก๊าซปกคลุมที่ใช้คืออาร์กอน การเพิ่มกำลังเลเซอร์ทำให้สามารถเจาะลึกได้มากขึ้น การผสมผสานลำแสงเลเซอร์กับอาร์คในลักษณะนี้ทำให้ได้บ่อหลอมที่ใหญ่กว่ากระบวนการเชื่อมด้วยลำแสงเลเซอร์เพียงอย่างเดียว ทำให้สามารถเชื่อมชิ้นส่วนที่มีช่องว่างกว้างขึ้นได้
รูปที่ 4: รอยต่อแบบซ้อนทับที่มีช่องว่าง 0.5 มม.
ในอุตสาหกรรมยานยนต์มีการใช้งานการเชื่อมแบบซ้อนทับโดยไม่ต้องเตรียมรอยต่ออยู่มากมาย ปัจจุบัน กระบวนการเชื่อมที่ทันสมัยที่สุดสำหรับงานเชื่อมประเภทนี้คือกระบวนการเชื่อมด้วยเลเซอร์โดยใช้ลวดเติมเย็น เนื่องจากโลหะผสม AA 6xxx เกิดการแตกร้าวได้ง่ายเมื่อร้อน เมื่อเชื่อมรอยต่อด้วยลวดเติม พลังงานเลเซอร์จำนวนมากจะสูญเสียไปกับการหลอมลวดเติมนั้น
รูปต่อไปนี้แสดงความแตกต่างระหว่างการเชื่อม LaserHybrid และการเชื่อมเลเซอร์บนรอยต่อแบบซ้อนทับด้วยความเร็วในการเชื่อม 2.4 เมตร/นาที ในกรณีของการเชื่อมเลเซอร์นั้น ไม่สามารถเติมเต็มรอยเชื่อมได้ และจะเกิดการกัดเซาะ นอกจากนี้ การแทรกซึมเข้าไปในวัสดุฐานก็มีน้อยมาก ความกว้างของรอยเชื่อมจึงแคบมาก ดังนั้นจึงคาดว่าจะมีความแข็งแรงดึงต่ำ ในกรณีของการเชื่อม LaserHybrid นั้น
วัสดุเพิ่มเติมจะถูกส่งเข้าไปในบ่อหลอม ส่วนที่เว้าเข้าไปจะถูกเติมเต็มด้วยลวดจากกระบวนการเชื่อม MIG และพลังงานเลเซอร์ส่วนหนึ่งจะถูกประหยัดไว้ พลังงานเลเซอร์ที่ประหยัดได้นี้สามารถนำไปใช้เพิ่มการแทรกซึมเข้าไปในวัสดุฐาน และทำให้ความกว้างของแนวเชื่อมมากกว่าความหนาของวัสดุ ซึ่งเป็นสิ่งที่จำเป็นจากการจำลองเชิงตัวเลข
รูปที่ 5 การเปรียบเทียบระหว่างการเชื่อมด้วยเลเซอร์ไฮบริดและการเชื่อมด้วยเลเซอร์โดยไม่ใช้ลวดเติม
ด้วยกระบวนการเชื่อมแบบ LaserHybrid สามารถเชื่อมวัสดุอะลูมิเนียม เหล็ก และสแตนเลสที่มีความหนาได้ถึง 4 มม. หากความหนามากกว่านี้ จะไม่สามารถเชื่อมทะลุได้ทั้งหมด สำหรับการเชื่อมวัสดุชุบสังกะสี ควรใช้กระบวนการบัดกรีด้วยเลเซอร์เช่นกัน
นอกจากนี้ ยังมีการประยุกต์ใช้ในอุตสาหกรรมยานยนต์ เช่น ระบบส่งกำลัง เพลา และตัวถังรถยนต์ ซึ่งกระบวนการเชื่อมแบบไฮบริดด้วยเลเซอร์มีความเหมาะสม
หัวเชื่อม:
หัวเชื่อมควรมีขนาดเล็ก เพื่อให้เข้าถึงชิ้นส่วนที่จะเชื่อมได้ดี โดยเฉพาะอย่างยิ่งในงานซ่อมตัวถังรถยนต์ นอกจากนี้ ควรออกแบบให้สามารถเชื่อมต่อกับหัวหุ่นยนต์ได้อย่างสะดวก และปรับค่าตัวแปรต่างๆ ในกระบวนการเชื่อมได้ เช่น ระยะโฟกัส และระยะห่างของหัวเชื่อมในทุกพิกัดคาร์ทีเซียน รูปที่ 5 แสดงหัวเชื่อมขณะทำการเชื่อม เศษโลหะที่กระเด็นออกมาขณะทำการเชื่อมจะทำให้กระจกป้องกันสกปรกมากขึ้น กระจกควอตซ์เคลือบด้วยวัสดุป้องกันแสงสะท้อนทั้งสองด้าน เพื่อป้องกันระบบแสงเลเซอร์จากความเสียหาย
ขึ้นอยู่กับระดับความสกปรก เศษโลหะที่กระเด็นสะสมบนกระจกอาจทำให้พลังงานเลเซอร์ที่กระทบกับชิ้นงานลดลงได้มากถึง 90% โดยทั่วไปแล้ว ความสกปรกที่มากขึ้นจะนำไปสู่การทำลายกระจกป้องกัน เนื่องจากพลังงานรังสีส่วนใหญ่จะถูกดูดซับโดยกระจกเอง ทำให้เกิดความเครียดจากความร้อนในกระจก ด้วยหัวเชื่อมและอุปกรณ์เชื่อมดังกล่าว จึงสามารถใช้สำหรับการเชื่อมแบบ LaserHybrid, การเชื่อมเลเซอร์, การเชื่อม MSG และอื่นๆ ได้การเชื่อมด้วยเลเซอร์แบบใช้ลวดร้อน.
รูปที่ 6: หัวเชื่อมและกระบวนการเชื่อม
5. ข้อดีของการเชื่อมแบบไฮบริดด้วยเลเซอร์:
ข้อดีต่อไปนี้เกิดขึ้นจากการรวมกันของอาร์คและลำแสงเลเซอร์: ข้อดีของการเชื่อมแบบ LaserHybrid เมื่อเทียบกับการเชื่อมด้วยเลเซอร์:
• ความเสถียรของกระบวนการที่สูงขึ้น
• ความสามารถในการเชื่อมต่อที่สูงขึ้น
• การแทรกซึมที่ลึกกว่า
• ต้นทุนการลงทุนที่ต่ำกว่า
• มีความยืดหยุ่นสูงกว่า
ข้อดีของการเชื่อมแบบ LaserHybrid เมื่อเทียบกับการเชื่อมแบบ MIG:
• ความเร็วในการเชื่อมที่สูงขึ้น
• การแทรกซึมที่ลึกกว่าที่ความเร็วในการเชื่อมที่สูงขึ้น
• ลดปริมาณความร้อนที่ป้อนเข้าไป
• ความแข็งแรงดึงสูงกว่า
• รอยเชื่อมที่แคบลง
รูปที่ 7: ข้อดีของการรวมกระบวนการทั้งสองเข้าด้วยกัน
กระบวนการเชื่อมด้วยอาร์คมีลักษณะเด่นคือ แหล่งพลังงานราคาถูก ความสามารถในการเชื่อมต่อที่ดี และความสะดวกในการปรับโครงสร้างโดยการเติมโลหะตัวเติม ในทางกลับกัน คุณสมบัติเด่นของกระบวนการเชื่อมด้วยลำแสงเลเซอร์คือ ความลึกในการเชื่อมสูง ความเร็วในการเชื่อมสูง ภาระความร้อนต่ำ และรอยเชื่อมที่แคบ เมื่อความหนาแน่นของลำแสงสูงกว่าระดับหนึ่ง ลำแสงเลเซอร์จะสร้าง "ผลการเชื่อมลึก" ในวัสดุโลหะ ทำให้สามารถเชื่อมชิ้นส่วนที่มีความหนาของผนังมากขึ้นได้ – โดยมีเงื่อนไขว่ากำลังของเลเซอร์ต้องสูงเพียงพอ ดังนั้น การเชื่อมแบบไฮบริดเลเซอร์จึงทำให้ความเร็วในการเชื่อมสูงขึ้น ความเสถียรของกระบวนการเนื่องจากปฏิสัมพันธ์ระหว่างอาร์คและลำแสงเลเซอร์ ประสิทธิภาพความร้อนที่เพิ่มขึ้น และความคลาดเคลื่อนของชิ้นงานที่มากขึ้น เนื่องจากบ่อหลอมมีขนาดเล็กกว่าในกระบวนการ MIG จึงมีการป้อนความร้อนน้อยลง และทำให้บริเวณที่ได้รับผลกระทบจากความร้อนมีขนาดเล็กกว่า ซึ่งหมายถึงเศษวัสดุจากการเชื่อมน้อยลง
การบิดเบี้ยวซึ่งช่วยลดปริมาณงานดัดให้ตรงหลังการเชื่อมที่จำเป็นต้องทำในภายหลัง
ในกรณีที่มีบ่อหลอมโลหะสองบ่อแยกกัน ความร้อนที่เกิดขึ้นจากอาร์คจะทำให้บริเวณที่เชื่อมด้วยลำแสงเลเซอร์ โดยเฉพาะอย่างยิ่งในกรณีของเหล็ก ได้รับการอบชุบหลังการเชื่อม ทำให้ค่าความแข็งกระจายตัวอย่างสม่ำเสมอมากขึ้นทั่วรอยเชื่อม รูปที่ 6 สรุปข้อดีของกระบวนการแบบผสมผสาน (เช่น แบบไฮบริด)
ต่อไปนี้จะกล่าวถึงข้อดีทางเศรษฐกิจของการเชื่อมแบบไฮบริดเมื่อเทียบกับการเชื่อมด้วยเลเซอร์ ซึ่งสามารถสรุปได้ดังนี้: รอยเชื่อมประกอบด้วยส่วนที่เป็นการเชื่อมด้วยเลเซอร์และส่วนที่เป็นการเชื่อม MIG กระบวนการไฮบริดทำให้สามารถลดกำลังของลำแสงเลเซอร์ลงได้ ซึ่งหมายความว่าการใช้พลังงานของแหล่งกำเนิดเลเซอร์สามารถลดลงได้อย่างมาก เนื่องจากอุปกรณ์ลำแสงเลเซอร์มีประสิทธิภาพเพียง 3% กล่าวอีกนัยหนึ่งคือ การลดกำลังลำแสงเลเซอร์ที่กระทบชิ้นงานลง 1 กิโลวัตต์ จะนำไปสู่การลดกำลังไฟฟ้าที่ใช้จากสายส่งลงประมาณ 35 กิโลโวลต์แอมป์
อุปกรณ์ลำแสงเลเซอร์มีราคาประมาณ 0.1 ยูโรต่อเมตรสำหรับกำลังแสง 1 กิโลวัตต์กำลังลำแสงเลเซอร์ยกตัวอย่างเช่น ในกรณีที่การใช้กระบวนการไฮบริดทำให้สามารถใช้เครื่องเลเซอร์ขนาด 2 กิโลวัตต์แทนที่จะใช้เครื่องที่มีกำลังลำแสง 4 กิโลวัตต์ จะช่วยประหยัดค่าใช้จ่ายในการลงทุนได้ถึง 0.2 ล้านยูโร อย่างไรก็ตาม ต้องไม่ลืมว่าสำหรับกระบวนการไฮบริดนั้น จำเป็นต้องใช้เครื่องเชื่อม MIG ที่มีราคาประมาณ 20,000 ยูโร
ด้วยความเร็วในการเชื่อมที่สูงขึ้น ทำให้สามารถลดทั้งเวลาในการผลิตและต้นทุนการเชื่อมได้
6. การเชื่อมประสานด้วยเลเซอร์และลวดร้อน:
ความเป็นไปได้อีกประการหนึ่งสำหรับการรวมลำแสงเลเซอร์เข้ากับลวดฟิลเลอร์คือกระบวนการ LaserHotwire [10] ในขั้นตอนนี้ ลวดฟิลเลอร์จะถูกอุ่นล่วงหน้าด้วยแหล่งพลังงานเดียวกัน ซึ่งสามารถใช้สำหรับกระบวนการเชื่อมแบบเลเซอร์ไฮบริดลวดเชื่อมมีกระแสไฟฟ้ารับได้ตั้งแต่ 100 A ถึง 220 A ความเร็วในการป้อนลวดขึ้นอยู่กับขนาดหน้าตัดของแนวเชื่อมและอัตราการเชื่อม การเชื่อมด้วยความร้อนเลเซอร์ช่วยให้ได้วัสดุขึ้นรูปที่ตกแต่งได้ง่ายกว่ารอยเชื่อมแบบเดียวกัน การเชื่อมชิ้นส่วนแผ่นโลหะด้วยความร้อนเลเซอร์ช่วยให้การซ่อมแซมทำได้ง่ายกว่าการเชื่อมแบบเดิม ข้อดีอย่างหนึ่งของการเชื่อมด้วยความร้อนเลเซอร์คือบริเวณที่เชื่อมมีความทนทานต่อการกัดกร่อนสูง
โลหะตัวเติมที่ใช้คือโลหะผสมทองแดงราคาถูก เช่น SG-CuSi3 และอาร์กอนทำหน้าที่เป็นก๊าซปกคลุม
รูปที่ 8: แผนภาพแสดงโครงสร้างการเชื่อมด้วยเลเซอร์แบบใช้ลวดร้อน:
ภาพถัดไปแสดงภาพตัดขวางของวัสดุที่เชื่อมประสานด้วยลวดร้อนเลเซอร์ วัสดุเคลือบสังกะสีถูกเชื่อมประสานด้วยความเร็ว 3 เมตร/นาที และลวดเติมมีกระแสไฟฟ้า 205 แอมป์ ปริมาณความร้อนที่ป้อนเข้าไปต่ำมาก ดังนั้นกระบวนการเชื่อมประสานจึงมีการบิดเบี้ยวต่ำ
7. สรุป:
การเชื่อมแบบเลเซอร์ไฮบริดเป็นเทคโนโลยีใหม่ล่าสุดที่ให้ประโยชน์มากมายในหลากหลายสาขาอุตสาหกรรมโลหะ โดยเฉพาะอย่างยิ่งในกรณีที่ไม่สามารถหรือไม่คุ้มค่าที่จะผลิตชิ้นส่วนที่มีความคลาดเคลื่อนตามที่ต้องการด้วยวิธีการเชื่อมแบบอื่นการเชื่อมด้วยลำแสงเลเซอร์ขอบเขตการใช้งานที่กว้างขวางมากขึ้นและความสามารถสูงของกระบวนการแบบผสมผสาน ส่งผลให้ความสามารถในการแข่งขันเพิ่มขึ้นในแง่ของการลงทุนที่ลดลง เวลาในการผลิตที่สั้นลง ต้นทุนการผลิตที่ต่ำลง และผลผลิตที่สูงขึ้น
กระบวนการ LaserHybrid ยังนำเสนอแนวทางใหม่ในการเชื่อมอะลูมิเนียม อย่างไรก็ตาม กระบวนการที่เสถียรและสามารถใช้งานได้จริงนั้นเพิ่งเป็นไปได้เมื่อไม่นานมานี้ ด้วยกำลังเอาต์พุตที่สูงขึ้นของเลเซอร์โซลิดสเตท มีการศึกษามากมายที่ตรวจสอบพื้นฐานของกระบวนการเชื่อมแบบเลเซอร์-อาร์คไฮบริด โดย "กระบวนการเชื่อมไฮบริด" หมายถึงการผสมผสานระหว่างการเชื่อมด้วยลำแสงเลเซอร์และกระบวนการเชื่อมแบบอาร์ค โดยใช้เพียงโซนกระบวนการเดียว (พลาสมาและหลอมเหลว) งานวิจัยพื้นฐานแสดงให้เห็นว่ากระบวนการที่ผสมผสานสองกระบวนการเข้าด้วยกันนั้นสามารถสร้างผลลัพธ์ที่เป็นประโยชน์ร่วมกัน และชดเชยข้อเสียของแต่ละกระบวนการ ทำให้ได้ศักยภาพในการเชื่อม ความสามารถในการเชื่อม และความน่าเชื่อถือในการเชื่อมที่ดีขึ้นสำหรับวัสดุและโครงสร้างต่างๆ โดยเฉพาะอย่างยิ่งได้มีการพิสูจน์แล้วสำหรับโลหะผสมอะลูมิเนียม โดยการเลือกพารามิเตอร์กระบวนการที่เหมาะสม สามารถควบคุมคุณสมบัติของรอยเชื่อม เช่น รูปทรงและโครงสร้างได้ กระบวนการเชื่อมแบบอาร์คช่วยเพิ่มความสามารถในการเชื่อมต่อโดยการเติมโลหะตัวเติม นอกจากนี้ยังกำหนดความกว้างของรอยเชื่อมและลดปริมาณการเตรียมชิ้นงานที่จำเป็นลงได้ นอกจากนี้ ปฏิสัมพันธ์ที่เกิดขึ้นระหว่างกระบวนการต่างๆ ยังนำไปสู่การเพิ่มประสิทธิภาพของกระบวนการอย่างมาก กระบวนการผสมผสานนี้ยังต้องการต้นทุนการลงทุนที่ต่ำกว่ากระบวนการเชื่อมด้วยเลเซอร์อย่างมากอีกด้วย
กระบวนการเชื่อมประสานด้วยลวดร้อนเลเซอร์สามารถใช้ได้โดยเฉพาะกับวัสดุเคลือบสังกะสีเพื่อให้ได้ความต้านทานการกัดกร่อนที่ดี
วันที่เผยแพร่: 18 เมษายน 2568
