O uso de lasers de fibra na produção automotiva tem sido um enorme sucesso e eles têm sido usados em inúmeras aplicações de soldagem e corte, incluindo carrocerias brancas, componentes de suspensão, conjuntos de trem de força e muito mais. Isto não deveria vir como surpresa. Os lasers de fibra oferecem diversas vantagens sobre a maioria das tecnologias empregadas anteriormente (laser e não laser).
No entanto, a indústria automóvel continua a ser uma importante fonte de inovação. Embora os lasers de fibra de alta potência tenham sido usados com sucesso na produção automotiva há algum tempo, os processos de soldagem mais sofisticados hoje exigem mais do que apenas energia para suportar a eletrificação e a leveza. Embora existam muitas aplicações diferentes, a maioria delas geralmente envolve:
Materiais muito finos ou sensíveis à entrada de calor
"Difícil"materiais para soldar, como alumínio, cobre e aços de alta resistência
Soldagem de materiais diferentes
Para realizar essas tarefas mais desafiadoras, os lasers devem ter duas funções principais. A primeira é ter energia suficiente para suportar a produtividade necessária. No caso de peças mais espessas, também é necessária alta potência para atingir profundidade de penetração suficiente. A segunda é a capacidade de controlar com precisão como a potência do laser é distribuída pela superfície de trabalho – tanto espacial quanto temporalmente.
Controle de potência e precisão
A Coherent GROHE desenvolveu o laser de fibra com modo de anel ajustável (ARM), projetado para fornecer potência e precisão de controle. Para conseguir isso, o ARM emprega uma saída de feixe duplo – produz um ponto central cercado por outro anel de laser concêntrico. A potência do anel central pode ser controlada e pulsada de forma independente.
A série Coherent HighLight FL-ARM de lasers de fibra oferece uma potência total de até 10kW, um nível de potência que é mais que suficiente para todas as aplicações com alto rendimento. Na verdade, a maioria dos produtos exigentes e de alta precisão normalmente usam menos da metade desse nível de potência. Portanto, os lasers Coherent ARM são capazes de fornecer potência de laser suficiente, direcionada com precisão para a posição de soldagem, quando necessário.
A soldagem de cobre é um exemplo de como isso funciona. Alguns fabricantes recorreram a lasers verdes para soldar cobre porque eles são mais facilmente absorvidos pelo cobre do que a luz infravermelha dos lasers de fibra. No entanto, este processo só pode ser produzido à temperatura ambiente. Uma vez aquecido, o cobre absorve muito bem a luz infravermelha e, quando há um buraco de fechadura, a capacidade do cobre de absorver a luz vermelha torna-se mais forte.
Portanto, ao começar a soldar cobre com laser ARM, o primeiro passo é aquecer o material apenas com ring light até que ele derreta. Em seguida, um feixe central de alta potência cria o buraco da fechadura. No entanto, durante o processo de soldagem, parte da energia é mantida no feixe do anel porque isso estabiliza o buraco da fechadura, o que reduz os respingos e resulta em uma solda estável. Quando o feixe atinge o final da solda, a alimentação do anel é completamente desligada e a alimentação do núcleo cai suavemente para criar uma extremidade limpa e uniforme.
Este processo também oferece benefícios semelhantes na soldagem de outros materiais exigentes, como alumínio e chapas galvanizadas. Além disso, permitesoldagem de alta precisãode materiais finos ou sensíveis ao calor.
Pcontrole de flor
Alguns fabricantes de lasers de fibra comoCoerenteARM da ARM ressaltam que seus produtos permitem que 100% da potência total seja distribuída entre os anéis do núcleo, como se isso fosse uma vantagem.
Mas esse não é o caso. Toda a vantagem dos lasers ARM é que, ao dividir a potência entre o núcleo e o anel, o calor recebido é conduzido para a respectiva peça de trabalho de uma forma que produz melhores resultados do que um único feixe, como no exemplo de soldagem de cobre descrito anteriormente. Caso contrário, por que não usar apenas um laser de fibra padrão de feixe único (e mais barato)?
Eles também tinham a preocupação de que a estrutura ARM da Coherent não fosse “flexível” o suficiente.
Ao fabricar o sistema, é necessário definir o número de módulos que alimentam o anel central. Portanto, um laser ARM de 8 kW construído com quatro módulos de 2 kW pode ser configurado com três diferentes relações máximas de potência núcleo/anel. São 6 kW/2 kW, 4 W/4 kW ou 2 kW/6 kW. Além disso, a potência máxima do núcleo/anel não pode ser alterada posteriormente e é, portanto, considerada "inflexível".
No entanto, a configuração de qualquer laser do cliente é baseada em testes de processo realizados antes da compra do laser. Eles determinam a potência e as relações de potência entre núcleos necessárias para a produção em volume. Além disso, é fornecida uma janela de processo suficientemente grande para suportar a adaptação às instabilidades de produção (por exemplo, variação de lote para lote nas matérias-primas, erros de fixação, etc.).
