Spis treści
Rodzaje spawarek
Moc spawarki
Parametry techniczne
Podzespoły spawarki
Zalety spawarek laesrowych
Zastosowane spawarek
Na co zwrócić uwagę przy wyborze spawarki?
Rozwój technologii laserowej sprawił, że tradycyjne metody spawania, jak MIG / MAG, MMA czy TIG przestały odgrywać znaczącą rolę w obróbce metali. Spawarki laserowe są dokładniejsze, wydajniejsze i bardziej elastyczne. Obecnie możemy wyróżnić trzy podstawowe typy laserów – YAG, CO2 i lasery fibrowe. W przemyśle coraz większą przewagę budują te ostatnie, które oferują wyższą prędkość pracy oraz większą niezawodność niż dwa pozostałe rodzaje. Mają też szerokie spektrum zastosowania. Wykorzystywane są m.in. w lotnictwie, motoryzacji, produkcji urządzeń sanitarnych i przetwórstwie spożywczym.
Jak działa spawarka laserowa?
Mechanizm pracy spawarki laserowej opiera się na stapianiu obszaru styku z wykorzystaniem wiązki promieni laserowych w osłonie gazu obojętnego. Możliwość regulacji wiązki sprawia, że z łatwością dostosowuje się ją do obrabianego materiału. Duża gęstość energii wiązki pozwala na łączenie elementów nawet do 25 mm. Strefa złącza jest bardzo wąska, a odkształcenie na tyle małe, że po zakończeniu procesu spawania nie jest wymagana dodatkowa obróbka mechaniczna.
W trakcie spawania wiązka lasera przechodzi do przedmiotu spawanego przez specjalny system przesłon zwierciadeł i optycznych elementów. Wiązka światła ogniskowana jest w obszarze spawania i ulega odbiciu. Bardzo ważna jest zdolność absorpcji energii wiązki lasera przez obrabiany przedmiot, ponieważ od niej zależy skuteczność spawania.
Proces spawania może odbywać się poprzez tworzenie jeziorka spawalniczego, bądź też z pełnym przetopieniem złącza wielowarstwowo lub z jednym przejściem, a także bez dodatkowego materiału. Sam proces spawania zależy w znaczącym stopniu od materiału. Jeśli spawane są cienkie blachy ze stali niskowęglowej, to nie ma konieczności stosowania osłony jeziorka spawalniczego. Ma to związek z krótkim czasem i prędkością całego procesu.
Rodzaje spawarek
Spawanie laserowe obecnie wypiera tradycyjne metody spawania. W tego typu urządzeniach stosuje się różne typy laserów – diodowy, YAG i światłowodowy. Ten ostatni cechuje się największą elastycznością, jeśli chodzi o zakres wymiarów spawów. Pozwala również uzyskać duże szybkości całego procesu, co z kolei jest następstwem wysokiego stosunku głębokości penetracji do mocy. Poszczególne modele spawarek laserowych ze światłowodowym laserem różnią się jednak pod wieloma względami, co przede wszystkim warunkuje ich przeznaczenie oraz skuteczność pracy na konkretnych materiałach.
Wielkość urządzenia
Proces spawania wymaga dużej precyzji. Za pomocą spawarki laserowej można łączyć elementy różnej wielkości, są to m.in. arkusze blach, rury czy inne elementy konstrukcyjne o nietypowych kształtach. Duże znaczenie zarówno dla wygody pracy, jak i efektywności spawania ma wielkość samego urządzenia. Są maszyny dużych rozmiarów, które dodatkowo posiadają stoły robocze. Znalazły one swoje zastosowanie przede wszystkim przy pracy na większych elementach. Alternatywą dla nich są kompaktowe, ręczne spawarki laserowe o zamkniętej obudowie. Zajmują zdecydowanie mniej miejsca, a dzięki zaawansowanej technologii, udało się w nich zamknąć wysokie parametry pracy. Sprawdzają się więc dobrze zarówno na dużych, jak i mniejszych halach przemysłowych.
Moc spawarki
Jest to jeden z kluczowych parametrów, który uwzględniany jest przy podziale spawarek laserowych. Moc wyjściowa lasera warunkuje przeznaczenie maszyny. Przy grubszych i większych materiałach najlepsze będą spawarki o mocy na poziomie 3000W. Do łączenia materiałów cieńszych dedykowane są spawarki o mniejszej mocy, np. 1000W.
Automatyczny podajnik drutu
Stanowi ważny element wyposażenia spawarki laserowej, odpowiada za przesunięcie drutu przez uchwyt, co z kolei przekłada się na możliwość podanie go do spawanego miejsca. W niektórych urządzeniach, jak jest to w przypadku spawarki laserowej FANUCI 4.0 PRO GenX, dodatkowo podajnik zintegrowany jest z oprogramowaniem urządzenia. W tym przypadku urządzenie pracuje z wypełnieniem o grubości 0,8-2,0mm w trybie „push” lub „pull”.
System sterujący
Spawarki laserowe różnią się ponadto systemami sterującymi. Producenci najczęściej proponują dedykowane oprogramowania zintegrowane z urządzeniami. Systemy operacyjne są obsługiwane przez panel użytkownika. W zaawansowanych technologicznie maszynach są to panele dotykowe – intuicyjne i łatwe w obsłudze. Ważne jest, aby zwrócić uwagę na możliwości ustawienia poszczególnych parametrów. Przydatną funkcją jest też zapamiętanie wcześniejszych ustawień, a nawet gotowych programów.
Parametry techniczne
Parametry techniczne warunkują efektywność pracy spawarki laserowej w konkretnych warunkach. Do podstawowych zaliczamy moc wyjściową lasera, która obecnie jest na poziomie od 1000W do 3000W. Urządzenia różnią się także napięciem elektrycznym, w przypadku spawarki laserowej FANUCI 4.0 PRO GenX wynosi ono 230V lub 380V. Pobór mocy rośnie proporcjonalnie do mocy wyjściowej lasera i wynosi odpowiednio 5KW (dla 1000W), 7KW (dla 1500W), 9KW (dla 2000W) i 11KW (dla 3000W).
Spawarki laserowe mają też różne prędkości spawania, przy najmniejszej mocy jest to 0-160mm/s, zaś przy największych 0-215mm/s.
Podzespoły spawarki
Nowoczesne, zaawansowane technologicznie spawarki laserowe FANUCI cechują się wszechstronnością pracy, można je stosować do różnych typów materiałów, w tym nawet tych najdelikatniejszych. Z ich pomocą łączyć można elementy o różnej grubości i kształcie. Otrzymane spoiny są bardzo trwałe i nie wymagają dalszej obróbki. Zawdzięczamy to przede wszystkim niezawodnym komponentom, które wykorzystano do ich produkcji.
Źródło laserowe
To od niego zależy wydajność pracy spawarki oraz jakość wykonania spoiny. Źródło laserowe w technologii fiber cechują się intensywnością 100 razy większą, niż jest to w przypadku lasera CO2. Mniejsza ogniskowa wiązki lasera skutkuje dużą gęstością mocy, co w połączeniu z wysoką absorpcją wpływa pozytywnie na wydajność łączenia materiałów. Szacuje się, że żywotność lasera światłowodowego wynosi ok. 100 000 godzin, a więc może on pracować nawet przez 45 lat. Ponadto jest to technologia przyjazna środowisku i sprzyjająca bezpiecznym warunkom pracy. Laser fiber umożliwia spawanie materiałów wysoko refleksyjnym, co czyni go jeszcze bardziej wszechstronnym i elastycznym.
Głowica laserowa
Składa się z dyszy, szufladki ze szkłem ochronnym, włącznika, silnika elektrycznego, światłowodu oraz przewodu chłodzącego i gazu osłonowego. W spawarkach laserowych FANUCI zastosowano głowicę wyposażoną w elektryczny system ruchomej wiązki, co pozwala na korygowanie niedoskonałości materiału. Porusza się ona bardzo precyzyjnie i umożliwia spawanie z prędkością 2-10 razy większą niż tradycyjne głowice wykorzystywane w ręcznych spawarkach laserowych.
Automatyczny podajnik drutu
Odgrywa bardzo ważną rolę w pracy operatora. Pozwala na automatyczne podawanie drutu z uwzględnieniem ustawionych parametrów. Został on zintegrowany z oprogramowaniem, co przekłada się na jeszcze większą precyzję pracy. Automatyczny podajnik drutu pozwala na pracę z wypełnieniem o grubości 0,8-2,0mm w trybie „push” lub „pull”, a więc podawanie drutu przy jednoczesnym prowadzeniu ręki operatora.
System sterujący
Odpowiada za obsługę urządzenia i zarządzanie parametrami jego pracy. Operator może kontrolować moc wyjściową lasera, prędkość i szerokość skanowania, a także ustawiać tryb spawania – ciągły czy modulowany. Dużą zaletą jest funkcja zapamiętania trybu pracy spawarki, dzięki czemu przy kolejnej pracy nie ma konieczności ponownego ustawiania tych samych parametrów.
System filtracji
Spawarki laserowe światłowodowe wyposażone są w specjalny odciąg spawalniczy z filtrem odpowiadającym za ograniczenie poziomu zanieczyszczeń powietrza w miejscu pracy. Co więcej oczyszczone powietrze może ponownie wrócić do przestrzeni roboczej. Takie rozwiązanie ma na celu ograniczenie strat związanych z usuwaniem ciepłego powietrza na zewnątrz budynku, co ma miejsce w przypadku odciągów bez filtra. System filtrów PRO CleanAIR automatycznie pozbywa się pyłów i oparów, co przekłada się nie tylko na bardziej przyjazne człowiekowi środowisko pracy, ale i dłuższą żywotność urządzenia.
Zalety spawarek laserowych
Spawarki laserowe, szczególne fibrowe, wyróżniają się parametrami pracy, które pozwalają im na ponadprzeciętną precyzję łączenia materiałów. Swoją przewagę nad pozostałymi metodami spawania budują również w aspekcie bezpieczeństwa i wszechstronności, a także skuteczności, która pozwala zrezygnować z dodatkowych obróbek mechanicznych po zakończonym procesie spawania.
Jakie aspekty czynią spawarki laserowe światłowodowe lepszymi od pozostałych urządzeń o takim samym przeznaczeniu?
- Generują mniej ciepła, co przekłada się na ograniczone ryzyko wystąpienia odkształceń i innych defektów. Jest to uwarunkowane mniejszymi naprężeniami termicznymi.
- Dzięki możliwości regulacji rozmiaru wiązki sprawdzają się przy łączeniu cieńszych i delikatniejszych materiałów.
- Spoiny nie wymagają dodatkowej obróbki mechanicznej, co przekłada się na krótszy czas pracy.
- System filtracji sprawia, że urządzenie nie generuje szkodliwych dla środowiska i człowieka oparów. Sprzyja to tworzeniu bezpiecznego otoczenia pracy.
- Spawarka laserowa pracuje z dużą prędkością, dotyczy to zarówno cienkich, jak i grubych materiałów. Przekłada się to na wydajność obróbki materiału.
- Duża żywotność lasera fibrowego pozwala na generowanie większych oszczędności. Takie urządzenia są w stanie aktywnie pracować przez 100 000 godzin.
Zastosowanie spawarek
Spawarki laserowe wykorzystywane są w wielu gałęziach przemysłu. Można przy ich pomocy łączyć duże elementy, ponieważ nie ma konieczności transportowania obrabianych materiałów na stanowisko robocze. Ze spawarek laserowych korzysta się m.in. w lotnictwie i motoryzacji. Przy ich pomocy łączone są elementy w systemach fotowoltaicznych. Ze względu na precyzję pracy znalazły swoje zastosowanie w produkcji sprzętu medycznego, m.in. pomp insulinowych i rozruszników serca. Doceniane są ponadto w branży elektronicznej i przy produkcji urządzeń sanitarnych. Proces spawania przeprowadza się również w branży meblarskiej, budowlanej i wykończeniowej.
Na co zwrócić uwagę przy wyborze spawarki?
Przy wyborze spawarki laserowej przede wszystkim trzeba uwzględnić jej ostateczne przeznaczenie – czy będzie używana do łączenia małych czy dużych elementów, cienkich czy grubych, na mniejszą bądź większą skalę. To te czynniki warunkują wybór urządzenia o odpowiednich parametrach, które pozwolą na efektywną i wydajną pracę. Które czynniki są kluczowe?
- Moc spawarki – im jest ona większa, tym z grubszymi i większymi elementami sobie lepiej poradzi
- Oprogramowanie – system obsługujący spawarkę powinien być intuicyjny i jednocześnie przygotowany do integracji z systemami firmowymi
- Obrabiany materiał – na jakich materiałach spawarka może pracować, czy wśród nich są materiały wysoko refleksyjne
- System chłodzenia – w nowoczesnych spawarkach laserowych FANUCI czynnikiem chłodniczym jest woda, a nie powietrze, co przekłada się na stabilniejszą i płynniejszą pracę
- System filtracji – odpowiada za czyste powietrze oraz pracę z ograniczonym niekorzystnym wpływem na środowisko naturalne
- Wsparcie posprzedażowe – nowoczesne lasery fiber cechują się bardzo dużą niezawodnością pracy. Nie ma jednak maszyn, które nie wymagają czasem napraw, szczególnie przy intensywnej eksploatacji. Warto więc przy zakupie spawarki laserowej zwrócić uwagę na serwis i obsługę posprzedażową
Technologia laserowa zrewolucjonizowała branże obróbki metalu. Łączenie materiałów stało się bardziej precyzyjne, szybsze i wydajniejsze. Możliwość automatyzacji sprawiła, że człowiek bardziej nadzoruje cały proces, niż jest jego głównym wykonawcą. Na pewno spawarki laserowe usprawniają całą pracę, co dotyczy nie tylko małych zakładów, ale i dużych przedsiębiorstw, które koncentrują swoje działania głównie na obróbce metali.