Genel kullanımda "anında" terimi, genel süreci durdurmadan veya kesintiye uğratmadan görevleri dinamik ve gerçek zamanlı olarak gerçekleştirmeyi ifade eder. Otomatik üretim dünyasında, anında lazer kaynağı, iş parçası veya kaynak kafası hareket halindeyken sürekli kaynak yapılmasını sağlayarak bu kavramı somutlaştırır.
Endüstriler daha hızlı, daha akıllı üretim için bastırmaya devam ettikçe, bu kaynak yöntemi gelişmiş üretim ortamlarında ilgi görmektedir. Bu makale, anında lazer kaynağının ne olduğunu, nasıl çalıştığını ve üreticilere sunduğu temel faydaları açıklayacaktır.
On-the-Fly (OTF) Lazer Kaynağı Nedir?
Anında kaynak ve bazen tarayıcı kaynağı olarak da adlandırılan anında (OTF) kaynak, kaynak işlemi kafası veya hedef bileşenler sürekli hareket halindeyken kaynak yapmak için bir lazer tarama sistemi kullanan otomatik bir lazer kaynak işlemidir.
Anında kaynağın temel prensibini anlamak için öncelikle diğer yaygın otomatik lazer kaynak yöntemlerini incelemek gerekir. Bu yöntemler lazer kaynağına "durdur ve başlat" yaklaşımları olarak düşünülebilir.
Yüksek Hız: Sabit Kaynak Kafası ile Dur-Kalk Lazer Kaynağı
En basit ve en yaygın lazer kaynak yöntemi olan sabit lazer kaynak kafaları, ışını doğrudan optiklerin altındaki sabit bir konuma yönlendirir. Kaynak dikişi desenleri oluşturmak için küçük bir görüş alanı kullanan "yalpa kaynağı" için tasarlanmış kaynak kafaları başta olmak üzere bazı istisnalar vardır.
Kirişin nokta boyutundan daha büyük kaynaklar yapmak veya bir dizi münferit kaynak yapmak için ya sabit kaynak kafasını ya da kaynak yapılan parçaları hareket ettirmek gerekir. Oldukça kolay bir şekilde gerçekleştirilebildiği için ilki daha yaygındır.
Daha Yüksek Hız: Tarama Kafası ile Dur-Kalk Lazer Kaynağı
Tarayıcılar ve galvo tarama kafaları olarak da bilinen lazer tarama kafaları, dikkatlice yerleştirilmiş bir dizi aynanın döndürülmesi yoluyla lazer ışınlarını saptırmak için bir galvanometre kullanır. Bu tasarım, ışının geniş bir görüş alanı boyunca yönlendirilmesini veya "taranmasını" sağlar. Bu, tarama optiklerinin hem tarama kafası hem de parçalar sabit kalırken uzun dikişler, karmaşık kaynak desenleri ve birçok ayrı kaynak oluşturmasına olanak tanır.
Tarayıcı kaynağı genellikle akü kaynağı gibi gelişmiş ve yüksek verimli uygulamalar için kullanılır. Ancak, bir tarama kafası ile kaynak yapmak sistemin durma sıklığını azaltırken, ihtiyacı tamamen ortadan kaldırmaz. Ayrıca, bir tarama kafasının görüş alanının kenarlarında kaynak yapmak, ışının odağında ince bozulmalara neden olur ve bu da dar proses pencerelerine sahip yüksek hassasiyetli uygulamalarda sorunlara neden olabilir.
Görüş alanının kenarlarında karşılaşılan zorluklar, tarayıcı alanının sadece küçük bir kısmı kullanılarak azaltılabilir. Bu daha düzgün bir nokta oluşturur ancak kaynak alanını kaplamak için tarayıcının daha sık yeniden konumlandırılmasını gerektirir. Tarayıcının yeniden konumlandırılması, genel verimi önemli ölçüde azaltan nispeten yavaş bir işlemdir.
En Yüksek Hız: Tarama Başlığı ile Anında Kaynak
Neyse ki lazer taramanın gücü, optikler hareket halindeyken veya parçalar altlarında hareket ederken karmaşık kaynak desenlerinin oluşturulmasına izin verecek şekilde daha da geliştirilebilir. Bu yöntem, sistemin ne sıklıkla durması gerektiğini büyük ölçüde azaltır.
Anında kaynak için bir lazer tarama kafası kullanıldığında, tipik olarak görüş alanının yalnızca dar bir kısmı kullanılır. Başka bir deyişle, sistem elemanları hareket halindeyken bile optikler çoğunlukla doğrudan kaynak hedefinin üzerinde tutulur. Bu, ışının tarayıcının görüş alanının kenarlarına yönlendirilmesinden kaynaklanan lazer noktasının özelliklerindeki bozulmaları neredeyse tamamen ortadan kaldırır.
Anında kaynak, hem lazer ışınının odağını hem de yolunu dinamik olarak ayarladığından, bu yöntem aynı zamanda tarama kafasının parçaya olan göreceli mesafesini değiştirmeden parça yüksekliği değişimlerini ve üç boyutlu parça geometrilerini otomatik olarak hesaba katmayı mümkün kılar.
Anında Kaynak Nasıl Çalışır?
Tarayıcı veya parçalar hareket halindeyken kaynak yaparken, optikler tarafından oluşturulan ışın modelinin bu hareketi telafi etmesi gerekir. Bu, sistem bileşenlerinin yakın entegrasyonunu gerektirir.
Akü kaynağı gibi yüksek hassasiyetli, yüksek verimli uygulamalar için genellikle bir gantry-tarayıcı kombinasyonu en uygunudur. Bu örnekte, tarayıcı kontrolörü tarayıcının konumunu ve hızını izler ve tam olarak doğru konumda doğru kaynak şeklini oluşturmak için ışın yörüngesini dengeler. Geleneksel tarayıcı kaynak teknikleri, sabit bir konumdan istenen şekli "çizmek" gibi nispeten basit bir göreve sahipken, anında kaynak, ışını gerçek zamanlı hesaplamalara dayalı olarak nihai kaynaktan farklı bir yol boyunca yönlendirmelidir.
Bu kavramı açıklamak için, tarayıcı kaynak uygulamalarında oldukça yaygın bir şekil olan dairesel bir kaynak dikişini düşünün. Yukarıdaki resimde solda gösterildiği gibi, tarayıcı yazılımı ışını bir döngü şekli oluşturacak şekilde yönlendirir. Sağda gösterilen nihai kaynak, istenen mükemmel dairedir.
Işın yollarının ve ışın hızlarının nasıl hesaplandığına ilişkin ayrıntılar hız, yörünge ve nihai kaynağın istenen şekli gibi çeşitli faktörlere bağlıdır. Hareket türü de (gantry, robotik veya konveyör) önemlidir.
Anında Kaynak Yapmanın Faydaları
Artan verimlilik ve iş hacmi: Anında kaynak, gerekli başlatma ve durdurma sayısını önemli ölçüde azaltarak, aksi takdirde parçaların veya optiklerin konumlarını değiştirmeye ayrılacak üretken olmayan aralıkları etkili bir şekilde ortadan kaldırır. Yüksek hacimli münferit parçaların kaynaklanması, aynı parça üzerinde çok sayıda kaynak yapılması veya çok sayıda uzun, sürekli kaynak yapılması gereken üretim hatları için, anında kaynak ile üretkenliği birkaç katına çıkarmak genellikle mümkündür.
Gelişmiş hassasiyet ve güvenilirlik: anında kaynak, sürekli hareketi hesaba katmak için kaynak parametrelerini sürekli olarak hesaplar ve ayarlar. Sonuç olarak, lazer ışını optimum ışın özelliklerini korurken hassas bir şekilde hedeflenir. Ayrıca, tarama kafası sınırlı bir görüş alanı kullandığından, kaynak sonuçları daha tutarlı ve öngörülebilirdir, bu da dar proses pencereleri içinde kalmayı kolaylaştırır.
Esneklik: Akü bara kaynağı gibi büyük bir parça üzerinde çok sayıda münferit kaynağın yapılması gereken uygulamalarda tarama kafası hareket halindeyken anında kaynak kullanılabilir. OTF kaynağı ayrıca tarama kafası sabit kalırken ve döner bir konveyör boyunca hareket eden pil hücrelerinin tek tek kaynaklanması gibi birçok küçük parça alttan hareket ettirilirken de kullanılabilir.
Ayrıca, anında kaynak hem 3 eksenli gantri ve kartezyen sistem hareketiyle hem de robotik sistem hareketiyle çalışır.
Diğer lazer kaynak teknolojileriyle uyumluluk: anında kaynak, ışın özelliklerini değiştiren ve kaynak sürecini izleyen diğer faydalı lazer kaynak teknolojileriyle birlikte kullanılabilir.
Örneğin, anında kaynak, kaynak kalitesini artıran ve sıçramayı azaltan çift ışınlı lazer lerle uyumludur. OTF kaynağı, üreticilerin kaynak derinliği gibi temel kaynak özelliklerini izlemelerine yardımcı olan bir süreç izleme biçimi olan gerçek zamanlı doğrudan lazer kaynak ölçümü ile de entegre edilebilir.
Anında Kaynak Yapmanın Mevcut Yetenekleri
Anında kaynak teknolojisi sınırlı sayıda lazer teknolojisi sağlayıcısı tarafından sunulmaktadır. Anında kaynağa güç veren gelişmiş hesaplamalar ve programlama, güçlü olmasına rağmen kesin yeteneklerin ve işlevselliğin yakından korunduğu anlamına gelir.
IPG Photonics tarafından geliştirilen anında kaynak teknolojisinde, spiraller gibi daha karmaşık kaynak desenlerinin kaynağında bile dakikada 1.000 'e varan kaynak hızları gösterilmiştir.
IPG anında kaynak teknolojisi aynı zamanda hem tek modlu çift ışınlı AMB lazerler hem de LDD gerçek zamanlı kaynak ölçümü (patent beklemede) ile benzersiz bir şekilde uyumludur.
Hangi Sektörler ve Uygulamalar Anında Kaynaktan Yararlanır?
Anında kaynak nispeten yeni bir teknolojidir, ancak çeşitli endüstriler ve uygulamalar için önemli üretkenlik, kalite ve güvenilirlik avantajları sunar.
EV ve batarya kaynağı: Dünyanın en büyük elektrikli araç üreticilerinden bazıları tarafından kullanılan OTF kaynağı, e-mobilite ve batarya endüstrisinin son derece zorlu verim ve hassasiyet gereksinimleri için doğal bir eşleşmedir.
Özellikle çift ışınlı ve gerçek zamanlı kaynak ölçüm teknolojileri ile birlikte anında kaynak, pil hücresinden bara kaynak, pil hücrelerinin kapaktan kutuya kaynağı, pil soğuk plaka kaynağı ve yakıt hücreleri için bipolar plaka kaynağı gibi uygulamalar için güçlü bir kaynak yöntemidir.
Otomotiv: EV endüstrisi ile ilgili olsa da, otomotiv endüstrisi de bir bütün olarak anında kaynağın sunduğu gelişmiş üretim yeteneklerinden faydalanmaktadır. OTF kaynağı, sac metal bileşenlerin beyaz gövde kaynağı için çok uygundur. OTF kaynağı, araç motorlarında ve şanzımanlarda kullanılan çeşitli diğer otomotiv parçalarının kaynağı için de umut vericidir.
Havacılık ve Uzay: OTF kaynağının sunduğu avantajların çoğu, havacılık ve uzay endüstrisinde gerekli olan çok çeşitli kaynaklara uygulanabilir. E-mobilite endüstrisine benzer şekilde, havacılık ve uzay endüstrisi de genellikle hem yüksek verim hem de yüksek hassasiyet gerektirir.
Genel imalat: Hem mikro kaynak hem de yapısal kaynak için kullanılan esnek bir kaynak yöntemi olarak, anında kaynak, artan üretkenlikten yararlanan birçok genel uygulama için çok uygundur.
Anında Kaynak Yapmaya Başlarken
IPG anında kaynak teknolojisi, yüksek üretkenliğe sahip lazer kaynak çözümlerinde kullanılan önemli bir bileşendir. Anında kaynaklamanın uygulamanıza nasıl fayda sağlayabileceği hakkında daha fazla bilgi edinmek ister misiniz?
Başlamak çok kolay - bize birkaç örnek parça gönderin, küresel uygulama laboratuvarlarımızdan birini ziyaret edin veya bize uygulamanızdan bahsedin.
