เทคโนโลยีเลเซอร์

ในการแปรรูปและผลิตโลหะ เครื่องเชื่อมแบบจุดและเครื่องเชื่อมด้วยเลเซอร์ต่างก็เป็นอุปกรณ์เชื่อมที่ใช้กันทั่วไป อย่างไรก็ตาม ทั้งสองชนิดนี้มีความแตกต่างกันอย่างมากในด้านหลักการเชื่อม การประยุกต์ใช้งานที่เหมาะสม โครงสร้างของอุปกรณ์ และวิธีการผลิต

สำหรับธุรกิจที่กำลังมองหาผู้ผลิตอุปกรณ์เชื่อม ขั้นตอนแรกเมื่อเผชิญกับตัวเลือกต่าง ๆ บนตลาด คือการเข้าใจความแตกต่างระหว่างการเชื่อมแบบจุด (spot welding) กับการเชื่อมด้วยเลเซอร์ (laser welding) ควรเลือกอุปกรณ์ตามลักษณะเฉพาะของผลิตภัณฑ์และความต้องการในการผลิตเป็นหลัก ไม่ใช่เพียงแค่พยายามระบุว่าแบบใด "ดีกว่า"

แล้วการเชื่อมแบบจุดกับการเชื่อมด้วยเลเซอร์นั้นต่างกันอย่างไรกันแน่ และแต่ละแบบเหมาะกับสถานการณ์ใดมากที่สุด

ข้อที่หนึ่ง: หลักการเชื่อมที่ต่างกัน

เครื่องเชื่อมแบบจุดเป็นอุปกรณ์เชื่อมแบบต้านทาน (resistance welding) ซึ่งทำงานโดยการกดชิ้นงานด้วยขั้วไฟฟ้าพร้อมกับส่งกระแสไฟฟ้าสำหรับการเชื่อมผ่านชิ้นงานไปพร้อมกัน ส่งผลให้เกิดความร้อนบริเวณจุดสัมผัสและสร้างรอยเชื่อมแบบจุด

ดังนั้น การเชื่อมแบบจุดมักจำเป็นต้องมีการสัมผัสโดยตรงระหว่างขั้วไฟฟ้ากับชิ้นงาน จึงเหมาะอย่างยิ่งสำหรับผลิตภัณฑ์ที่ต้องการการต่อเชื่อมที่จุดเฉพาะที่กำหนดไว้ล่วงหน้า

เครื่องเชื่อมด้วยเลเซอร์ ใช้ลำแสงเลเซอร์ที่มีความหนาแน่นพลังงานสูง ซึ่งส่องไปยังผิวของวัสดุ ทำให้บริเวณรอยเชื่อมละลายอย่างรวดเร็ว และเกิดเป็นแนวรอยเชื่อม ขึ้นอยู่กับโครงสร้างผลิตภัณฑ์ การเชื่อมด้วยเลเซอร์สามารถทำได้ในรูปแบบการเชื่อมต่อเนื่อง การเชื่อมแบบจุด หรือการเชื่อมตามเส้นทางเฉพาะ

พูดง่ายๆ คือ:

การเชื่อมแบบจุด มุ่งเน้นที่ "การต่อกันผ่านจุดเชื่อม" ขณะที่การเชื่อมด้วยเลเซอร์ มุ่งเน้นที่ "การต่อกันผ่านการหลอมละลายที่เกิดจากเลเซอร์"

ไม่มีความสัมพันธ์แบบแทนที่กันโดยตรงเพียงหนึ่งต่อหนึ่งระหว่างสองวิธีนี้ ทางเลือกที่แท้จริงขึ้นอยู่กับโครงสร้างผลิตภัณฑ์และข้อกำหนดด้านกระบวนการ

ข้อที่สอง ผลิตภัณฑ์ใดเหมาะสมที่สุดสำหรับเครื่องเชื่อมแบบจุด

การเชื่อมแบบจุดมีลักษณะเด่นคือความเร็วในการเชื่อมสูง และเหมาะสำหรับการเชื่อมหลายจุด จึงถูกนำไปใช้อย่างแพร่หลายในการผลิตจำนวนมาก

ตัวอย่างการใช้งาน ได้แก่

ผลิตภัณฑ์ลวดโลหะและแผงตาข่าย

ชิ้นส่วนโลหะที่ผ่านกระบวนการตีขึ้นรูป

ชิ้นส่วนโครงสร้างแผ่นโลหะ

ชิ้นส่วนโลหะสำหรับเครื่องใช้ในบ้าน

ชิ้นส่วนยานยนต์

ตัวเชื่อมโลหะสำหรับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์และเครื่องใช้ไฟฟ้า;

ชิ้นส่วนโลหะสำหรับแบตเตอรี่และการประยุกต์ใช้ด้านพลังงานใหม่;

สำหรับผลิตภัณฑ์บางชนิด ชิ้นงานถูกออกแบบให้มีจุดเชื่อมที่คงที่หลายจุด กระบวนการนี้จึงเพียงแต่ต้องจัดตำแหน่งชั้นวัสดุด้านบนและด้านล่างให้ตรงกันอย่างแม่นยำ แล้วใช้ขั้วไฟฟ้าในการเชื่อมให้เสร็จสิ้น ในกรณีเช่นนี้ อุปกรณ์เชื่อมแบบจุดมักเป็นทางเลือกที่ตรงไปตรงมาและเหมาะสมกว่า;

ข้อสาม: ผลิตภัณฑ์ประเภทใดที่เหมาะกับเครื่องเชื่อมด้วยเลเซอร์มากที่สุด?

คุณลักษณะหนึ่งของกระบวนการเชื่อมด้วยเลเซอร์คือบริเวณที่เชื่อมมีความเข้มข้นสูง และเส้นทางการเชื่อมสามารถปรับแต่งให้สอดคล้องกับการออกแบบโครงสร้างของผลิตภัณฑ์ได้ ด้วยเหตุนี้ จึงมีการนำไปใช้อย่างแพร่หลายในการแปรรูปโลหะแบบความแม่นยำสูง งานที่ต้องการมาตรฐานด้านความสวยงามสูง และการผลิตชิ้นส่วนโครงสร้างที่ซับซ้อน;

การประยุกต์ใช้งานที่พบทั่วไป ได้แก่

ฮาร์ดแวร์และแผ่นโลหะ: การเชื่อมชิ้นส่วนโครงสร้างโลหะ เช่น แผ่นสแตนเลสและแผ่นเหล็กชุบสังกะสี;

พลังงานใหม่และระบบเก็บพลังงาน: ตัวเรือนแบตเตอรี่ ชิ้นส่วนโครงสร้างโลหะ ฯลฯ;

เครื่องใช้ในบ้านและอุปกรณ์ทำครัว: โครงโลหะ แผ่นยึด และชิ้นส่วนโครงสร้างที่เกี่ยวข้อง

การผลิตอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์แบบความแม่นยำสูง: ชิ้นส่วนโลหะที่ต้องการความแม่นยำสูงในการเชื่อม และคุณภาพด้านรูปลักษณ์

ยานยนต์และชิ้นส่วนประกอบ: การเชื่อมชิ้นส่วนโครงสร้างโลหะเฉพาะ และชิ้นส่วนประกอบ

อุปกรณ์เชื่อมด้วยเลเซอร์มีหลายรูปแบบ เช่น เครื่องเชื่อมด้วยเลเซอร์แบบถือด้วยมือพร้อมระบบป้อนลวดอัตโนมัติ เครื่องเชื่อมด้วยเลเซอร์แบบระบายความร้อนด้วยอากาศ เครื่องเชื่อมด้วยเลเซอร์แบบโต๊ะเรียบ (mark-free) เครื่องเชื่อมด้วยเลเซอร์แบบใช้กล้องสแกน (galvanometer-based) และสถานีงานเชื่อมด้วยเลเซอร์แบบหุ่นยนต์

ดังนั้น คำว่า "เครื่องเชื่อมด้วยเลเซอร์" จึงไม่ได้หมายถึงอุปกรณ์เพียงประเภทเดียว การเลือกใช้อุปกรณ์ที่เหมาะสมขึ้นอยู่กับข้อกำหนดของกระบวนการผลิตสินค้าแต่ละชนิด

ข้อที่สี่: วิธีการผลิตของการเชื่อมแบบจุด (spot welding) กับการเชื่อมด้วยเลเซอร์แตกต่างกันอย่างไร

มีความแตกต่างอย่างมากในวิธีการผลิตระหว่างสองกระบวนการเชื่อมนี้

การเชื่อมแบบจุดมักต้องให้ขั้วไฟฟ้าสัมผัสกับชิ้นงานโดยตรง ตำแหน่งที่เชื่อมจึงถูกจำกัดด้วยโครงสร้างของขั้วไฟฟ้าและความสามารถในการเข้าถึงชิ้นงาน หากผลิตภัณฑ์ต้องการจุดเชื่อมจำนวนมาก ประสิทธิภาพในการผลิตสามารถเพิ่มขึ้นได้ด้วยการเชื่อมหลายจุด เครื่องมือเฉพาะทาง หรืออุปกรณ์อัตโนมัติ

การเชื่อมด้วยเลเซอร์ในทางกลับกัน จะส่งลำแสงไปยังตำแหน่งที่ระบุไว้โดยเฉพาะ จึงสามารถเชื่อมบริเวณที่ขั้วไฟฟ้าแบบดั้งเดิมเข้าถึงได้ยาก โดยอาศัยการจัดวางอุปกรณ์และการใช้เครื่องมือที่เหมาะสม

ในการผลิตแบบอัตโนมัติ การเชื่อมด้วยเลเซอร์สามารถผสานเข้ากับหุ่นยนต์ แพลตฟอร์มเคลื่อนที่ และระบบกำหนดตำแหน่งด้วยภาพ เพื่อควบคุมเส้นทางการเชื่อมได้อย่างยืดหยุ่นสูง

ดังนั้น การเชื่อมแบบจุดจึงเหมาะอย่างยิ่งสำหรับผลิตภัณฑ์ที่ต้องการจุดเชื่อมคงที่และกระบวนการเชื่อมแบบแบตช์ที่มีความเร็วสูง ส่วนการเชื่อมด้วยเลเซอร์ควรพิจารณาใช้กับผลิตภัณฑ์ที่ต้องการรอยเชื่อมแบบต่อเนื่อง เส้นทางซับซ้อน หรือมีมาตรฐานด้านรูปลักษณ์ของรอยเชื่อมสูง

วี. คุณจะเลือกระหว่างเครื่องเชื่อมแบบจุดกับเครื่องเชื่อมด้วยเลเซอร์ได้อย่างไร

เมื่อซื้อเครื่องจักร องค์กรสามารถประเมินตัวเลือกตามปัจจัยต่อไปนี้

หมายเหตุ: ตารางนี้จัดทำขึ้นเพื่อให้เข้าใจเบื้องต้นเท่านั้น และไม่ควรใช้เป็นเกณฑ์เดียวในการเลือกอุปกรณ์

ก่อนตัดสินใจเลือกอุปกรณ์อย่างสุดท้าย จำเป็นต้องดำเนินการตรวจสอบกระบวนการด้วยตัวอย่างผลิตภัณฑ์จริง

เหตุใดจึงแนะนำให้ทดลองเชื่อมก่อนซื้อเครื่องเชื่อม

ไม่ว่าจะเลือกการเชื่อมแบบจุดหรือการเชื่อมด้วยเลเซอร์ การพึ่งพาเพียงชื่อผลิตภัณฑ์หรือข้อกำหนดทางเทคนิคของอุปกรณ์อาจนำไปสู่ความคลาดเคลื่อน

ตัวอย่างเช่น แม้แต่ผลิตภัณฑ์ที่ทำจากสแตนเลส ก็อาจมีความแตกต่างกันในด้านความหนาของแผ่น การออกแบบโครงสร้าง และตำแหน่งจุดเชื่อม ซึ่งส่งผลให้เกิดความต้องการที่ต่างกันต่อการจัดวางอุปกรณ์และพารามิเตอร์การเชื่อม

ลำดับขั้นตอนที่สมเหตุสมผลมีดังนี้

ตัวอย่างผลิตภัณฑ์/แบบร่าง → ยืนยันวัสดุและขนาดความหนา → วิเคราะห์ตำแหน่งการเชื่อม → วางแผนขั้นตอนการผลิต → ทดลองเชื่อมตัวอย่าง → ตรวจสอบคุณภาพรอยเชื่อม → สรุปอุปกรณ์สุดท้าย

สำหรับองค์กร การทดลองเชื่อมไม่เพียงแต่ช่วยประเมินคุณภาพรอยเชื่อมเท่านั้น แต่ยังให้ข้อมูลเบื้องต้นเกี่ยวกับการปฏิบัติงานของอุปกรณ์ เวลาในการผลิตแต่ละรอบ และความเข้ากันได้ระหว่างผลิตภัณฑ์กับอุปกรณ์ด้วย

สรุป

การเชื่อมแบบจุดเหมาะกับผลิตภัณฑ์ที่ต้องการการต่อเชื่อมเฉพาะจุดเป็นหลัก ส่วนการเชื่อมด้วยเลเซอร์สามารถใช้กับรอยต่อแบบต่อเนื่อง การเชื่อมตามเส้นทาง และการใช้งานที่ต้องการความแม่นยำสูงและผิวเรียบเนียนสวยงามเป็นพิเศษ ดังนั้น เมื่อเลือกอุปกรณ์เชื่อม ปัจจัยที่สำคัญที่สุดที่องค์กรควรพิจารณาคือ ความเข้ากันได้ระหว่างผลิตภัณฑ์กับกระบวนการเชื่อม