ค้นหา
ปิดช่องค้นหานี้

การเชื่อมด้วยเลเซอร์คืออะไร?

การเชื่อมด้วยเลเซอร์คืออะไร

การเชื่อมด้วยเลเซอร์คืออะไร?

การเชื่อมด้วยเลเซอร์เป็นกระบวนการที่ใช้ลำแสงเลเซอร์ที่มีความแม่นยำสูงในการเชื่อมโลหะหรือเทอร์โมพลาสติกเข้าด้วยกันเพื่อสร้างรอยเชื่อม ในฐานะที่เป็นแหล่งความร้อนที่เข้มข้น การเชื่อมด้วยเลเซอร์สามารถเชื่อมวัสดุบางที่ความเร็วการเชื่อมสูง อย่างไรก็ตาม ในวัสดุที่หนาขึ้น รอยเชื่อมที่แคบและลึกสามารถเกิดขึ้นได้ระหว่างชิ้นส่วนที่มีขอบสี่เหลี่ยม
สารบัญ
เครื่องเชื่อมเลเซอร์

การเชื่อมด้วยเลเซอร์คืออะไร?

การเชื่อมด้วยเลเซอร์หรือการเชื่อมด้วยลำแสงเลเซอร์ (LBW) เป็นกระบวนการที่ใช้แหล่งความร้อนเข้มข้นในรูปของเลเซอร์เพื่อละลายวัสดุที่หลอมละลายเมื่อเย็นลง การเชื่อมด้วยเลเซอร์เป็นกระบวนการอเนกประสงค์เนื่องจากสามารถเชื่อมวัสดุบางได้อย่างรวดเร็วในขณะเดียวกันก็สร้างการเชื่อมที่แคบและลึกบนวัสดุที่หนากว่า
การเชื่อมด้วยเลเซอร์ใช้ลำแสงเลเซอร์ที่มีความแม่นยำสูงในการหลอมโลหะและเทอร์โมพลาสติก ดังนั้นความแม่นยำและความเที่ยงตรงของกระบวนการจึงส่งผลให้ความผิดเพี้ยนทางความร้อนต่ำ จึงเหมาะอย่างยิ่งสำหรับการเชื่อมวัสดุที่ละเอียดอ่อน กระบวนการนี้มักจะเป็นไปโดยอัตโนมัติ ทำให้มีอัตราการบัดกรีสูง
แม้ว่าเครื่องเชื่อมเลเซอร์จะมีราคาสูงกว่ากระบวนการเชื่อมแบบดั้งเดิม แต่ต้นทุนการดำเนินงานก็ต่ำกว่าเนื่องจากการเชื่อมด้วยเลเซอร์ไม่จำเป็นต้องใช้วัสดุตัวเติมเพิ่มเติมและการประมวลผลภายหลัง นอกจากนี้ ความเร็วในการเชื่อมที่สูงขึ้นทำให้สามารถผลิตชิ้นส่วนได้มากขึ้นต่อชั่วโมง เทคโนโลยีการเชื่อมด้วยเลเซอร์แตกต่างอย่างมากจากกระบวนการเชื่อมอาร์คแบบดั้งเดิม เช่น TIG, MIG และ SMAW งานเชื่อมสมัยใหม่ใช้หุ่นยนต์ที่ตั้งโปรแกรมได้พร้อมออปติกขั้นสูงเพื่อระบุพื้นที่ในชิ้นงาน
เครื่องเชื่อมเลเซอร์

ประเภทของการเชื่อมด้วยเลเซอร์

การเชื่อมด้วยเลเซอร์ทำงานในสองโหมดที่แตกต่างกัน: การเชื่อมแบบการนำความร้อนและการเชื่อมแบบรูลึก ทั้งหมดนี้มีหลักการทำงานเฉพาะที่เหมาะกับการใช้งานเฉพาะ และโหมดที่ลำแสงเลเซอร์โต้ตอบกับวัสดุที่เชื่อมจะขึ้นอยู่กับความหนาแน่นของพลังงานที่ลำแสงกระทบกับชิ้นงาน

การเชื่อมแบบนำความร้อน

ในวิธีนี้ ลำแสงเลเซอร์ที่โฟกัสจะถูกนำมาใช้เพื่อละลายพื้นผิวของวัสดุพิมพ์ โดยทั่วไปกระบวนการนี้จะทำโดยใช้เลเซอร์พลังงานต่ำต่ำกว่า 500W และส่วนใหญ่ใช้เพื่อสร้างรอยเชื่อมที่ไม่ต้องการความแข็งแรงในการเชื่อมสูง เมื่อข้อต่อเย็นตัวและแข็งตัว จะทำให้เกิดรอยเชื่อมที่แม่นยำและราบรื่น รอยเชื่อมที่สร้างขึ้นโดยใช้วิธีการถ่ายเทความร้อนโดยทั่วไปไม่ต้องการการตกแต่งเพิ่มเติมใดๆ และพร้อมใช้งาน
ในวิธีการเชื่อมแบบนำความร้อน พลังงานจะเข้าสู่โซนเชื่อมโดยการนำความร้อนเท่านั้น ซึ่งจะจำกัดความลึกของแนวเชื่อม ดังนั้นกระบวนการนี้จึงเหมาะอย่างยิ่งสำหรับการเชื่อมวัสดุที่บาง การเชื่อมประเภทนี้มักใช้กับรอยเชื่อมที่มองเห็นได้ซึ่งต้องการความสวยงาม
การเชื่อมแบบนำความร้อนมีสองประเภทย่อย:
  • การทำความร้อนโดยตรง – ความสามารถในการใช้ลำแสงเลเซอร์โดยตรงกับพื้นผิวโลหะ
  • การถ่ายโอนพลังงาน – ใช้หมึกดูดซับที่ตะเข็บเพื่อดูดซับพลังงานที่ลำแสงเลเซอร์ใช้

การเชื่อมรูลึก

การรันกระบวนการในโหมดการเชื่อมแบบรูลึกทำให้เกิดรอยเชื่อมที่ลึกและแคบพร้อมโครงสร้างที่สม่ำเสมอ ในระหว่างขั้นตอนนี้ ลำแสงเลเซอร์จะให้ความร้อนแก่โลหะในลักษณะที่ระเหยออกจากพื้นผิวสัมผัสและแทรกซึมลึกเข้าไปในโลหะ สิ่งนี้ไม่เพียงละลายโลหะ แต่ยังทำให้โลหะกลายเป็นไอ สร้างช่องแคบๆ ที่เต็มไปด้วยไอระเหยที่เรียกว่าโพรงรูกุญแจหรือเส้นเลือดฝอยไอระเหย เมื่อลำแสงเลเซอร์ผ่านชิ้นงาน มันจะเต็มไปด้วยโลหะที่หลอมเหลว การเชื่อมแบบรูกุญแจเป็นกระบวนการความเร็วสูง ดังนั้น การเสียรูปและการก่อตัวของบริเวณที่ได้รับความร้อนจึงถูกรักษาไว้ให้น้อยที่สุด
เครื่องเชื่อมเลเซอร์

กระบวนการเชื่อมด้วยเลเซอร์

การเชื่อมด้วยเลเซอร์ทำงานโดยใช้เลเซอร์ความหนาแน่นกำลังสูงเพื่อให้ความร้อนกับรอยต่อระหว่างพื้นผิวโลหะสองชิ้น วัสดุจะละลายที่ตะเข็บและทำให้เกิดการหลอมรวมระหว่างโลหะเมื่อแข็งตัว
โดยทั่วไปการเชื่อมด้วยเลเซอร์จะดำเนินการโดยหุ่นยนต์เชื่อมที่สามารถใช้พลังงานจำนวนมากด้วยความเร็วสูงและแม่นยำ นำทางโดยเส้นใยแก้วนำแสงที่ยืดหยุ่น ส่งผลให้เกิดการหลอมโลหะในปริมาณที่เพียงพอในข้อต่อเพื่อสร้างรอยเชื่อมที่แคบและมีการบิดเบี้ยวน้อยที่สุด เครื่องเชื่อมเลเซอร์แบบมือถือเป็นทางเลือกที่ยอดเยี่ยมสำหรับเครื่องจักรอุตสาหกรรมขนาดใหญ่ แต่ความปลอดภัยของเครื่องเชื่อมเลเซอร์อาจเป็นเรื่องที่ท้าทายและจำเป็นต้องสวมอุปกรณ์ป้องกันพิเศษ
กระบวนการเชื่อมสามารถดำเนินการได้ภายใต้สภาวะบรรยากาศ แต่สำหรับวัสดุที่มีปฏิกิริยามากขึ้น แนะนำให้ใช้แผ่นป้องกันก๊าซเฉื่อยเพื่อลดความเสี่ยงของการปนเปื้อน คล้ายกับการเชื่อมด้วยลำแสงอิเล็กตรอน การเชื่อมด้วยเลเซอร์สามารถทำได้ในสุญญากาศ แต่ไม่ถือว่ามีประโยชน์ในเชิงเศรษฐกิจ ดังนั้น ช่างเชื่อมเลเซอร์จึงติดตั้งหัวฉีดแก๊สที่จ่ายก๊าซเฉื่อยไปยังพื้นที่เชื่อม
การใช้งานการเชื่อมด้วยเลเซอร์จำนวนมากไม่จำเป็นต้องใช้วัสดุตัวเติมเพิ่มเติม อย่างไรก็ตาม วัสดุและการใช้งานที่ท้าทายบางอย่างจำเป็นต้องใช้วัสดุตัวเติมเพื่อสร้างรอยเชื่อมที่น่าพอใจ การเติมวัสดุตัวเติมช่วยปรับปรุงโปรไฟล์การเชื่อม ลดการแตกร้าวจากการแข็งตัว ช่วยให้คุณสมบัติทางกลดีขึ้นในการเชื่อม และช่วยให้ข้อต่อมีความแม่นยำมากขึ้น วัสดุตัวเติมสามารถอยู่ในรูปแบบผงหรือลวดตัวเติม อย่างไรก็ตาม เนื่องจากโดยทั่วไปแล้วผงจะมีราคาแพงกว่าสำหรับวัสดุส่วนใหญ่ จึงเป็นเรื่องปกติที่จะใช้ลวดสต๊อก ข้อต่อสี่ประเภทที่พบบ่อยที่สุดที่ใช้กับการเชื่อมด้วยเลเซอร์ ได้แก่ การเชื่อมชน การเชื่อมหน้าแปลนขอบ การเชื่อมตักฟิลเลอร์ และการเชื่อมตัก
การเชื่อมด้วยเลเซอร์สามารถทำได้บนวัสดุโลหะหลายชนิด รวมถึงเหล็กเหนียว สแตนเลส อลูมิเนียม ไททาเนียม และอื่นๆ โดยทั่วไปไม่แนะนำให้เชื่อมด้วยเลเซอร์กับเหล็กกล้าคาร์บอนสูง เนื่องจากอัตราการเย็นตัวที่รวดเร็วและมีแนวโน้มที่จะแตกร้าว
เครื่องเชื่อมเลเซอร์

ประเภทเลเซอร์

เครื่องเชื่อมเลเซอร์ สำหรับกระบวนการเชื่อมแบ่งออกเป็น 3 ประเภทใหญ่ ๆ ได้แก่ เลเซอร์ก๊าซ (CO2) เลเซอร์โซลิดสเตต และเลเซอร์ไฟเบอร์

เลเซอร์แก๊ส (CO2)

แหล่งกำเนิดเลเซอร์ CO2 เป็นก๊าซผสม ซึ่งมี CO2 เป็นองค์ประกอบหลัก และยังมีไนโตรเจนและฮีเลียมเพิ่มเติม เลเซอร์เหล่านี้สามารถทำงานในโหมดต่อเนื่องหรือโหมดพัลซิ่งที่กระแสต่ำและแรงดันสูงเพื่อกระตุ้นโมเลกุลของก๊าซ เลเซอร์ CO2 ยังใช้ในกรณีพิเศษ เช่น การเชื่อมด้วยเลเซอร์แบบลำแสงคู่ ซึ่งลำแสงสองลำถูกสร้างขึ้นและจัดเรียงเป็นชุดหรือเคียงข้างกัน

โซลิดสเตตเลเซอร์

เลเซอร์โซลิดสเตตใช้เทคโนโลยีโซลิดสเตตแบบไดโอดสูบ (DPSS) เพื่อสูบแร่ธาตุ เช่น ทับทิม แก้วหรืออิตเทรียม อะลูมิเนียมและโกเมน (YAG) หรือคริสตัลอิตเทรียมวานาเดต (YVO4) ผ่านเลเซอร์ไดโอดเพื่อผลิตแสงเลเซอร์ เลเซอร์เหล่านี้ทำงานในโหมดคลื่นต่อเนื่องหรือลำแสงพัลซิ่ง โหมดพัลส์จะสร้างรอยต่อที่คล้ายกับการเชื่อมแบบจุดแต่มีการทะลุทะลวงเต็มที่ เมื่อเทียบกับไฟเบอร์เลเซอร์สมัยใหม่ เลเซอร์ประเภทนี้มีข้อเสียมากมาย แต่เราไม่สามารถปฏิเสธได้ว่าเลเซอร์โซลิดสเตตยังคงมีความเสถียรและคุณภาพของลำแสงที่ดีเยี่ยม รวมทั้งยังมีประสิทธิภาพสูงอีกด้วย
เลเซอร์ที่ใช้เซมิคอนดักเตอร์ก็อยู่ในสถานะโซลิดสเตตเช่นกัน แต่โดยทั่วไปถือว่าเป็นคลาสที่แตกต่างจากเลเซอร์โซลิดสเตต เลเซอร์เหล่านี้เหมาะสำหรับโครงการขนาดเล็กที่ราคาถูกกว่าเท่านั้น อย่างไรก็ตามบางครั้งอาจใช้เมื่อเชื่อมในพื้นที่ที่เข้าถึงยากเนื่องจากอุปกรณ์มีขนาดกะทัดรัดกว่า คุณภาพของลำแสงนั้นด้อยกว่าเลเซอร์ประเภทอื่นมาก ดังนั้นจึงไม่ใช่เรื่องปกติในสภาพแวดล้อมทางอุตสาหกรรม

ไฟเบอร์เลเซอร์

ไฟเบอร์เลเซอร์เป็นเลเซอร์โซลิดสเตตประเภทใหม่ที่ให้พลังงานเลเซอร์สูงกว่า คุณภาพดีกว่า และการทำงานที่ปลอดภัยกว่า ในไฟเบอร์เลเซอร์ ลำแสงเลเซอร์จะถูกสร้างขึ้นเมื่อไฟเบอร์ดูดซับแสงดิบจากไดโอดเลเซอร์ของปั๊ม เพื่อให้บรรลุการเปลี่ยนแปลงนี้ ไฟเบอร์จะถูกเจือด้วยธาตุแรร์เอิร์ธ ด้วยการใช้องค์ประกอบการเติมที่แตกต่างกัน จึงเป็นไปได้ที่จะสร้างลำแสงเลเซอร์ที่มีความยาวคลื่นหลากหลาย ซึ่งทำให้ไฟเบอร์เลเซอร์เหมาะสำหรับการใช้งานที่หลากหลาย รวมถึงการเชื่อมด้วยเลเซอร์และการตัดด้วยเลเซอร์ อย่างไรก็ตาม เป็นที่น่าสังเกตว่าไม่สามารถใช้หัวตัดเลเซอร์มาตรฐานในการเชื่อมได้ และหัวเชื่อมเลเซอร์ไม่สามารถตอบสนองความต้องการความเร็วตัดและคุณภาพของงานอุตสาหกรรมส่วนใหญ่ได้
เครื่องเชื่อมเลเซอร์

แนวทางความปลอดภัยสำหรับการใช้การเชื่อมด้วยเลเซอร์คืออะไร?

แม้ว่าเครื่องเชื่อมเลเซอร์แบบมือถือจะใช้งานง่ายและมีคุณสมบัติด้านความปลอดภัยในตัว แต่สิ่งสำคัญคือต้องจำไว้ว่ามันเป็นอุปกรณ์อุตสาหกรรมที่มีประสิทธิภาพ เมื่อทำงานกับเครื่องเชื่อมเลเซอร์ โปรดทราบว่าลำแสงเลเซอร์อาจเป็นอันตรายต่อร่างกายและดวงตาได้ ลำแสงเชื่อมเลเซอร์เป็นแสงที่มองไม่เห็น ดังนั้นคุณจึงไม่สามารถพึ่งพาสัญญาณภาพเพื่อความปลอดภัยได้
แม้ว่าเครื่องเชื่อมเลเซอร์จะเป็นเลเซอร์คลาส IV และมีการรวมคุณสมบัติด้านความปลอดภัยไว้ในระบบ แต่ข้อกำหนดด้านความปลอดภัยในการเชื่อมแบบดั้งเดิมก็จำเป็นต้องนำมาใช้เมื่อสร้างโปรแกรมความปลอดภัยด้วยเลเซอร์ ต่อไปนี้เป็นกฎทั่วไปที่ต้องปฏิบัติตาม:
  • สวมเสื้อผ้าที่ไม่ติดไฟ เสื้อแขนยาว หรือชุดสำหรับงานเชื่อม ทุกคนในพื้นที่ควบคุมด้วยเลเซอร์ต้องใช้อุปกรณ์ป้องกันส่วนบุคคล รวมถึงแว่นตานิรภัยแบบเลเซอร์ที่เหมาะสมกับประเภทของเลเซอร์และหมวกนิรภัยสำหรับงานเชื่อมทั่วไป
  • โปรดปฏิบัติตามขั้นตอนความปลอดภัยในการใช้งาน โดยคำนึงถึงแสงเลเซอร์ที่อาจสะท้อนกลับ
  • ห้ามใช้เครื่องเชื่อมเลเซอร์แบบมือถือจนกว่าคุณจะคุ้นเคยกับข้อกำหนดด้านความปลอดภัยและขั้นตอนที่ระบุไว้ในคู่มืออุปกรณ์ที่จัดทำโดยผู้ผลิต
เครื่องป้อนลวดอัตโนมัติ

ข้อดีของการเชื่อมด้วยเลเซอร์

  • คุณภาพการเชื่อมที่ยอดเยี่ยมเนื่องจากความร้อนต่ำและการควบคุมพลังงานเลเซอร์ที่แม่นยำ
  • ความเร็วในการเชื่อมที่รวดเร็วและต้นทุนต่อหน่วยต่ำ
  • ความลึกในการเชื่อมที่มากขึ้นจะทำให้รอยเชื่อมมีความแข็งแรงสูง
  • อนุญาตการรวมวัสดุการเชื่อมที่ไม่สามารถเชื่อมด้วยวิธีอื่นได้
  • อุปกรณ์เชื่อมแบบธรรมดาช่วยให้สามารถเชื่อมได้ภายใต้เงื่อนไขพิเศษ
เครื่องเชื่อมเลเซอร์ป้อนลวดอัตโนมัติ

ข้อเสียของการเชื่อมด้วยเลเซอร์

  • เงินลงทุนเริ่มต้นสูง
  • ความคลาดเคลื่อนที่เข้มงวดต้องการความพอดีของชิ้นงานที่สมบูรณ์แบบและการจัดตำแหน่งเลเซอร์
  • วัสดุที่มีการสะท้อนแสงและการนำไฟฟ้าสูง (อะลูมิเนียมและทองแดง) สามารถสร้างผลการเชื่อมที่ซับซ้อนได้ (ในกรณีของเลเซอร์ CO2)
  • การแข็งตัวอย่างรวดเร็วอาจส่งผลให้เกิดรูพรุนและเปราะ
  • เลนส์เลเซอร์มีความเปราะบางมากและสามารถเสียหายได้ง่าย
ตัวอย่างการเชื่อมด้วยเลเซอร์

การเชื่อมด้วยเลเซอร์แบบไฮบริด

การเชื่อมแบบไฮบริดด้วยเลเซอร์ผสมผสานวิธีการเชื่อมของอาร์คไฟฟ้าและลำแสงเลเซอร์ วิธีการเชื่อมสองวิธีทำงานบนพื้นที่เชื่อมเดียวกันในเวลาเดียวกัน ดังนั้นเอฟเฟกต์การเชื่อมจึงมีข้อได้เปรียบของการเชื่อมอาร์คและลำแสงเลเซอร์ ทำให้เกิดกระบวนการเชื่อมที่ไม่เหมือนใคร แม้ว่าการเชื่อมด้วยเลเซอร์สามารถใช้ร่วมกับกระบวนการเชื่อมอาร์คได้เกือบทุกชนิด แต่ก็มีบางกระบวนการที่โดดเด่นและใช้กันทั่วไปมากกว่า
การเชื่อมแบบไฮบริดด้วยเลเซอร์มีสามประเภทหลัก:
  • การเชื่อมแบบเติมแต่ง MIG (มักมีความหมายเหมือนกันกับการเชื่อมแบบไฮบริดด้วยเลเซอร์)
  • การเชื่อมสารเติมแต่ง TIG
  • การเชื่อมอาร์คพลาสม่า
กระบวนการเชื่อมแบบผสมผสานนำเสนอการเจาะลึกของการเชื่อมด้วยเลเซอร์และโปรไฟล์ฝาเชื่อมที่เทียบได้กับกระบวนการเชื่อมอาร์ค การใช้ก๊าซป้องกันและวัสดุสิ้นเปลืองในการเชื่อมอาร์คอื่นๆ ช่วยให้สามารถควบคุมลักษณะการเชื่อมได้ดีกว่าการเชื่อมด้วยเลเซอร์ การเชื่อมแบบไฮบริดด้วยเลเซอร์เป็นกระบวนการที่เกิดขึ้นใหม่อย่างไม่ต้องสงสัย ซึ่งจะถูกใช้มากขึ้นในการต่อเรือ รถไฟ ยานยนต์ และโครงการเชื่อมท่อขนาดใหญ่ในอนาคต

คำถามที่พบบ่อย

การเชื่อมด้วยเลเซอร์จำเป็นต้องใช้แก๊สหรือไม่?
เลเซอร์สามารถทำได้โดยมีหรือไม่มีแก๊ส ขึ้นอยู่กับการใช้งานและวัสดุที่ทำการเชื่อม ในบางกรณี สามารถใช้ก๊าซป้องกัน เช่น อาร์กอน ฮีเลียม หรือไนโตรเจน เพื่อสร้างบรรยากาศการป้องกันรอบ ๆ พื้นที่เชื่อม นี่เป็นสิ่งสำคัญอย่างยิ่งเมื่อเชื่อมวัสดุที่ไวต่อการเกิดออกซิเดชัน เช่น ไททาเนียมหรืออะลูมิเนียม ประเภทของแก๊สที่ใช้จะขึ้นอยู่กับวัสดุที่ทำการเชื่อม กระบวนการเชื่อม และอุปกรณ์ที่ใช้
ในบางกรณี สามารถใช้ส่วนผสมของก๊าซเพื่อให้ได้ผลการเชื่อมที่เฉพาะเจาะจง ตัวอย่างเช่น ส่วนผสมของฮีเลียมและอาร์กอนสามารถใช้ในการเชื่อมเหล็กกล้าไร้สนิม ในขณะที่ไนโตรเจนมักใช้ในการเชื่อมอะลูมิเนียม การใช้แก๊สเป็นส่วนสำคัญของการเชื่อมด้วยเลเซอร์ และมีส่วนช่วยในคุณภาพและความน่าเชื่อถือของรอยเชื่อม
ใช่ การเชื่อมด้วยเลเซอร์เป็นวิธีการเชื่อมที่แข็งแกร่งและเชื่อถือได้ การเชื่อมด้วยเลเซอร์ใช้ลำแสงเลเซอร์ที่มีจุดโฟกัสสูงในการหลอมและหลอมพื้นผิวโลหะเพื่อสร้างพันธะที่แข็งแกร่งและมีคุณภาพสูง ความร้อนที่เกิดจากลำแสงเลเซอร์กำลังสูงนั้นมีความเข้มข้นสูง ส่งผลให้มีการเสียรูปน้อยที่สุดและมีโซนรับความร้อนที่แคบมาก
ความแข็งแรงของการเชื่อมด้วยเลเซอร์ขึ้นอยู่กับปัจจัยหลายประการ รวมถึงประเภทของโลหะที่เชื่อมและกระบวนการเชื่อมเฉพาะที่ใช้ การเตรียมการและพารามิเตอร์การเชื่อมที่เหมาะสม เช่น กำลังเลเซอร์ ความเร็ว และระยะเวลาพัลส์ จะต้องได้รับการควบคุมอย่างรอบคอบเพื่อให้แน่ใจว่าการเชื่อมที่แข็งแรงและเชื่อถือได้ โดยทั่วไป การเชื่อมด้วยเลเซอร์มีประสิทธิภาพเป็นพิเศษสำหรับการเชื่อมวัสดุบาง เนื่องจากช่วยลดความร้อนและการบิดเบี้ยวที่เกิดขึ้นระหว่างกระบวนการเชื่อม
การเชื่อมด้วยเลเซอร์มักใช้ในงานที่มีความแข็งแรงและแม่นยำสูง เช่น การผลิตอากาศยาน ยานยนต์ และอุปกรณ์ทางการแพทย์ อย่างไรก็ตาม เป็นที่น่าสังเกตว่าความแข็งแรงของแนวเชื่อมยังขึ้นอยู่กับการออกแบบและการดำเนินการเชื่อมที่เหมาะสม ดังนั้น จึงจำเป็นอย่างยิ่งที่จะต้องให้ช่างเชื่อมและวิศวกรที่มีประสบการณ์เข้ามามีส่วนร่วมในกระบวนการนี้

การเชื่อมด้วยเลเซอร์เป็นวิธีการเชื่อมที่มีความแม่นยำสูง ซึ่งสามารถใช้เชื่อมโลหะหลายประเภทได้ รวมถึง:

  • เหล็ก: การเชื่อมด้วยเลเซอร์มักใช้ในการเชื่อมเหล็กเกรดต่างๆ รวมถึงเหล็กเหนียว สแตนเลส และเหล็กกำลังสูง เนื่องจากสามารถให้รอยเชื่อมคุณภาพสูงโดยใช้ความร้อนต่ำ
  • อะลูมิเนียม: การเชื่อมด้วยเลเซอร์เป็นวิธีที่มีประสิทธิภาพในการเชื่อมอะลูมิเนียม เนื่องจากมีค่าการสะท้อนแสงและการนำความร้อนสูง
  • ทองแดง: การเชื่อมด้วยเลเซอร์ยังมีประสิทธิภาพในการเชื่อมทองแดงและทองเหลือง ในขณะที่เทคนิคการเชื่อมแบบดั้งเดิมนั้นยากต่อการเชื่อมทองแดง แต่มักใช้ในงานอิเล็กทรอนิกส์และงานประปา
  • ไททาเนียม: การเชื่อมด้วยเลเซอร์มักใช้ในการเชื่อมไททาเนียมเนื่องจากมีจุดหลอมเหลวและปฏิกิริยาสูง
  • ทองและเงิน: การเชื่อมด้วยเลเซอร์สามารถใช้เชื่อมโลหะมีค่า เช่น ทองและเงิน ซึ่งมักใช้ในการทำเครื่องประดับและงานระดับไฮเอนด์อื่นๆ
  • นิกเกิลและโลหะผสม: การเชื่อมด้วยเลเซอร์สามารถใช้เชื่อมนิกเกิลและโลหะผสม เช่น Inconel ซึ่งมักใช้ในการบินและอวกาศและการใช้งานที่มีประสิทธิภาพสูงอื่นๆ
  • แมกนีเซียม: แมกนีเซียมเป็นโลหะเบาที่สามารถเชื่อมโดยใช้เลเซอร์ โดยเฉพาะในอุตสาหกรรมยานยนต์และอวกาศ

การเชื่อมด้วยเลเซอร์เป็นวิธีการเชื่อมอเนกประสงค์ที่สามารถใช้เพื่อเชื่อมโลหะได้หลากหลายประเภท ทั้งเหล็กและอโลหะ อย่างไรก็ตาม ความเหมาะสมของการเชื่อมด้วยเลเซอร์สำหรับโลหะชนิดใดชนิดหนึ่งจะขึ้นอยู่กับคุณสมบัติเฉพาะของโลหะและข้อกำหนดของงานเชื่อม

โดยทั่วไปการเชื่อมด้วยเลเซอร์จะไม่ใช้ลวดเชื่อม ซึ่งแตกต่างจากกระบวนการเชื่อมประเภทอื่นๆ เช่น การเชื่อม MIG (ก๊าซเฉื่อยโลหะ) หรือการเชื่อม TIG (ก๊าซเฉื่อยทังสเตน) การเชื่อมด้วยเลเซอร์ไม่จำเป็นต้องใช้วัสดุเติม เช่น ลวดเชื่อม เพื่อเชื่อมโลหะสองชิ้นเข้าด้วยกัน การเชื่อมด้วยเลเซอร์ใช้ลำแสงเลเซอร์ที่มีความเข้มข้นสูงเพื่อหลอมและเชื่อมโลหะสองชิ้นเข้าด้วยกัน ความร้อนที่เกิดจากลำแสงเลเซอร์มักจะเพียงพอที่จะหลอมโลหะโดยไม่ต้องใช้วัสดุเชื่อมเพิ่มเติม
อย่างไรก็ตาม ในบางกรณี อาจมีการเติมวัสดุอุดเล็กน้อยลงในข้อต่อเพื่อเพิ่มความแข็งแรงหรือช่วยเติมเต็มช่องว่างระหว่างสองส่วนที่เชื่อมต่อกัน วัสดุตัวเติมนี้มักจะอยู่ในรูปของลวดหรือผง และถูกเติมลงในรอยต่อด้วยกระบวนการแบบแมนนวลหรือแบบอัตโนมัติ นอกจากนี้ เทคนิคการเชื่อมด้วยเลเซอร์บางอย่าง เช่น การเชื่อมด้วยเลเซอร์แบบไฮบริด อาจใช้ลวดเชื่อมเพื่อสร้างส่วนโค้งที่เสถียรมากขึ้นและลดการกระเด็น

การเชื่อมด้วยเลเซอร์เป็นกระบวนการที่ใช้กันอย่างแพร่หลายในอุตสาหกรรมต่างๆ รวมถึงยานยนต์ การบินและอวกาศ และการแพทย์ แม้ว่าการเชื่อมด้วยเลเซอร์จะมีข้อดีมากมาย เช่น ความเที่ยงตรงสูง ความเร็วที่รวดเร็ว และการเสียรูปเล็กน้อย แต่กระบวนการเชื่อมก็อาจมีข้อบกพร่องอยู่บ้าง ข้อผิดพลาดบางประการของการเชื่อมด้วยเลเซอร์ ได้แก่ :

  • ความพรุน: การก่อตัวของช่องว่างหรือรูพรุนเล็กๆ ในวัสดุเชื่อม ซึ่งเกิดจากก๊าซที่ติดอยู่ระหว่างกระบวนการเชื่อม ซึ่งอาจทำให้รอยเชื่อมอ่อนตัวและลดความแข็งแรงได้
  • รอยร้าว: การเชื่อมด้วยเลเซอร์สามารถสร้างโซนที่ได้รับผลกระทบจากความร้อนที่มีความเข้มข้นสูง ซึ่งอาจนำไปสู่การแตกร้าวของวัสดุเชื่อม โดยเฉพาะอย่างยิ่งหากวัสดุมีค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวทางความร้อนสูงหรือความเร็วในการเชื่อมช้าเกินไป
  • ฟิวชั่นไม่สมบูรณ์: พลังงานเลเซอร์ไม่เพียงพอในการหลอมโลหะฐานหรือโลหะตัวเติมอย่างสมบูรณ์ จะส่งผลให้การหลอมรวมของรอยเชื่อมไม่สมบูรณ์ ส่งผลให้ข้อต่ออ่อนแอหรือไม่สมบูรณ์
  • การตัดด้านล่าง: การหลอมละลายมากเกินไปของวัสดุฐานอาจทำให้เกิดร่องหรือรอยที่ขอบของรอยเชื่อม ทำให้ความแข็งแรงของรอยต่อลดลง
  • การแปรปรวน: การเชื่อมด้วยเลเซอร์ทำให้เกิดความร้อนสูง ทำให้วัสดุเชื่อมขยายตัวและหดตัว ซึ่งอาจทำให้เกิดการเสียรูปหรือบิดเบี้ยวของวัสดุเชื่อม ซึ่งอาจส่งผลต่อความแม่นยำของมิติและคุณภาพของผลิตภัณฑ์ โดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับวัสดุที่บางหรือเปราะบาง
  • ออกซิเดชัน: การสัมผัสกับออกซิเจนระหว่างการเชื่อมด้วยเลเซอร์อาจทำให้เกิดปฏิกิริยาออกซิเดชันของวัสดุฐาน ส่งผลให้ข้อต่ออ่อนแอลงและความต้านทานการกัดกร่อนลดลง
  • ความไวต่อการประกอบชิ้นส่วน: การเชื่อมด้วยเลเซอร์ต้องการการจัดตำแหน่งที่แม่นยำของชิ้นส่วนทั้งสองที่กำลังเชื่อม ความไม่ตรงแนวหรือการเปลี่ยนแปลงของขนาดช่องว่างจะส่งผลต่อคุณภาพการเชื่อม

เพื่อลดข้อบกพร่องเหล่านี้ พารามิเตอร์กระบวนการเชื่อมด้วยเลเซอร์ รวมถึงพลังงานเลเซอร์ ความเร็วในการเชื่อม และโฟกัสของลำแสง ต้องได้รับการปรับให้เหมาะสมและใช้วัสดุตัวเติมและก๊าซป้องกันที่เหมาะสม นอกจากนี้ การรักษาพื้นผิวที่เหมาะสม การออกแบบรอยต่อ และการรักษาความร้อนหลังการเชื่อมยังสามารถช่วยลดการเกิดข้อบกพร่องในการเชื่อมด้วยเลเซอร์

สรุป

การเชื่อมด้วยเลเซอร์ใช้สำหรับการเชื่อมที่มีความแม่นยำสูง และเนื่องจากไม่ได้ใช้อิเล็กโทรดใด ๆ ผลการเชื่อมขั้นสุดท้ายจะเบาแต่แข็งแรง การลงทุนเริ่มต้นมีราคาแพง แต่คุณภาพและลักษณะของการเชื่อมด้วยเลเซอร์ไม่สามารถทำซ้ำได้ง่าย เมื่อเลเซอร์มีพลังมากขึ้นและประหยัดพลังงาน อนาคตของการเชื่อมด้วยเลเซอร์ก็ดูสดใส!
แอคเทค
ข้อมูลติดต่อ
รับโซลูชันเลเซอร์