Použitie vláknových laserov v automobilovej výrobe bolo obrovským úspechom a boli použité v mnohých aplikáciách zvárania a rezania, vrátane karosérie v bielej farbe, komponentov zavesenia, zostáv hnacieho ústrojenstva a ďalších. To by nemalo byť prekvapením. Vláknové lasery ponúkajú niekoľko výhod oproti väčšine predtým používaných technológií (laserové a nelaserové).
Automobilový priemysel však zostáva dôležitým zdrojom inovácií. Zatiaľ čo vysokovýkonné vláknové lasery sa už nejaký čas úspešne používajú v automobilovej výrobe, najsofistikovanejšie zváracie procesy dnes vyžadujú viac ako len výkon, aby podporili elektrifikáciu a nízku hmotnosť. Hoci v skutočnosti existuje veľa rôznych aplikácií, väčšina z nich zvyčajne zahŕňa:
Veľmi tenké materiály alebo materiály citlivé na vstup tepla
"ťažké"materiály na zváranie, ako je hliník, meď a vysokopevnostné ocele
Zváranie rôznych materiálov
Na splnenie týchto náročnejších úloh musia mať lasery dve primárne funkcie. Prvým je mať dostatok energie na podporu potrebnej produktivity. V prípade hrubších dielov je potrebný aj vysoký výkon na dosiahnutie dostatočnej hĺbky prieniku. Druhým je schopnosť presne kontrolovať, ako je výkon lasera rozložený na pracovnej ploche – priestorovo aj časovo.
Kontrola výkonu a presnosti
Spoločnosť Coherent GROHE vyvinula vláknový laser s nastaviteľným prstencovým režimom (ARM), ktorý je navrhnutý tak, aby poskytoval výkon a presnosť ovládania. Na dosiahnutie tohto cieľa využíva ARM dvojlúčový výstup – vytvára stredový bod obklopený ďalším sústredným laserovým prstencom. Výkon jadrového kruhu môže byť nezávisle riadený a pulzný.
Séria vláknových laserov Coherent HighLight FL-ARM poskytuje celkový výkon až 10 kW, čo je úroveň výkonu, ktorá je viac než dostatočná pre všetky aplikácie s vysokou priepustnosťou. V skutočnosti väčšina vysoko presných a náročných produktov zvyčajne využíva menej ako polovicu tejto úrovne výkonu. Lasery Coherent ARM sú preto v prípade potreby schopné dodať dostatočný výkon lasera presne zacielený na miesto zvárania.
Zváranie medi je príkladom toho, ako to funguje. Niektorí výrobcovia sa pri zváraní medi obrátili na zelené lasery, pretože sú ľahšie absorbované meďou ako infračervené svetlo vláknových laserov. Tento proces je však možné vyrobiť len pri izbovej teplote. Akonáhle je meď zahriata, veľmi dobre absorbuje infračervené svetlo a akonáhle je tam kľúčová dierka, schopnosť medi absorbovať červené svetlo zosilnie.
Preto, keď začínate zvárať meď laserom ARM, prvým krokom je zahrievanie materiálu iba prstencovým svetlom, kým sa neroztopí. Potom kľúčovú dierku vytvorí stredový lúč s vysokým výkonom. Počas procesu zvárania sa však časť výkonu zadržiava v prstencovom nosníku, pretože to stabilizuje kľúčovú dierku, čo znižuje rozstrekovanie a vedie k stabilnému zvaru. Keď lúč dosiahne koniec zvaru, napájanie prstenca sa úplne vypne a výkon jadra plynule klesá, aby sa vytvoril čistý, rovnomerný koniec.
Tento proces ponúka podobné výhody aj pri zváraní iných náročných materiálov ako je hliník a pozinkovaný plech. Navyše umožňujevysoko presné zváraniez tenkých alebo tepelne citlivých materiálov.
Povládanie výkonu
Niektorí výrobcovia vláknových laserov majú radiSúdržnéARM poukazuje na to, že ich produkty umožňujú, aby sa 100 % celkového výkonu rozdelilo medzi prstence jadra, ako keby to bola výhoda.
Ale nie je to tak. Celá výhoda laserov ARM spočíva v tom, že rozdelením výkonu medzi jadro a prstenec je prichádzajúce teplo vedené do príslušného obrobku spôsobom, ktorý poskytuje lepšie výsledky ako jeden lúč, ako v príklade zvárania medi opísaným vyššie. V opačnom prípade, prečo nepoužiť len štandardný jednolúčový (a lacnejší) vláknový laser?
Mali tiež obavy, že štruktúra ARM spoločnosti Coherent nebola dostatočne „flexibilná“.
Pri výrobe systému je potrebné nastaviť počet modulov, ktoré sa napájajú do jadrového prstenca. Preto je možné 8 kW laser ARM skonštruovaný so štyrmi 2 kW modulmi nakonfigurovať s tromi rôznymi maximálnymi pomermi výkonu jadro/kruh. Ide o výkon 6 kW/2 kW, 4 W/4 kW alebo 2 kW/6 kW. Okrem toho maximálny výkon jadra/krúžku nemožno následne zmeniť, a preto sa považuje za „neflexibilný“.
Konfigurácia pre daný laser zákazníka je však založená na procesných testoch vykonaných pred kúpou lasera. Tieto určujú pomery výkonu a výkonu jadra k jadru potrebné na sériovú výrobu. Okrem toho je k dispozícii dostatočne veľké procesné okno na podporu prispôsobenia sa nestabilite výroby (napr. kolísanie medzi jednotlivými šaržami v surovinách, chyby upínania atď.).
