การเชื่อมด้วยเลเซอร์เป็นหนึ่งในการใช้งานแรกๆ ของกระบวนการแปรรูปวัสดุด้วยเลเซอร์ทางอุตสาหกรรม ในการใช้งานในช่วงแรกๆ ส่วนใหญ่ เลเซอร์จะสร้างรอยเชื่อมที่มีคุณภาพสูงขึ้น ส่งผลให้ผลผลิตเพิ่มขึ้น เมื่อคลาสของเลเซอร์มีการพัฒนา แหล่งเลเซอร์จึงมีกำลังสูงขึ้น ความยาวคลื่นที่แตกต่างกัน และความสามารถของพัลส์ที่หลากหลายขึ้น นอกจากนี้ การส่งลำแสง ฮาร์ดแวร์และซอฟต์แวร์ควบคุมเครื่องจักร และเซ็นเซอร์กระบวนการ ล้วนมีส่วนสนับสนุนการพัฒนาใหม่และดียิ่งขึ้นในกระบวนการเชื่อมด้วยเลเซอร์
การเชื่อมด้วยเลเซอร์มีข้อได้เปรียบที่ไม่เหมือนใคร รวมถึงการป้อนความร้อนต่ำ การหลอมรวมที่แคบและโซนที่ได้รับผลกระทบจากความร้อน และคุณสมบัติเชิงกลที่ยอดเยี่ยมของวัสดุที่ก่อนหน้านี้เชื่อมได้ยากโดยใช้กระบวนการที่จะสร้างความร้อนจำนวนมากเข้าสู่ชิ้นส่วน คุณสมบัติเหล่านี้ส่งผลให้รอยเชื่อมที่แข็งแรงขึ้นและสวยงามขึ้นจากการเชื่อมด้วยเลเซอร์ นอกจากนี้ การเชื่อมด้วยเลเซอร์ต้องใช้เวลาในการติดตั้งน้อยกว่ามาก และด้วยการเพิ่มเซ็นเซอร์ติดตามด้วยเลเซอร์ ทำให้สามารถทำงานอัตโนมัติได้ ทำให้ต้นทุนผลิตภัณฑ์ลดลง เทคโนโลยีใหม่ทั้งหมดนี้ช่วยขยายขอบเขตการใช้งานสำหรับการเชื่อมด้วยเลเซอร์ การเชื่อมด้วยไฟเบอร์เลเซอร์โดยใช้โลหะ รูปร่างของชิ้นส่วน ขนาด และปริมาตรที่แตกต่างกันได้ถูกนำมาใช้อย่างประสบความสำเร็จในหลายอุตสาหกรรม
การเชื่อมแบตเตอรี่
การเชื่อมด้วยเลเซอร์ของโลหะผสมอะลูมิเนียม (ปกติคือ 3000 ซีรีส์) และทองแดงบริสุทธิ์เพื่อสร้างหน้าสัมผัสทางไฟฟ้ากับขั้วบวกและขั้วลบของแบตเตอรี่ วัสดุและการผสมผสานวัสดุทั้งหมดที่ใช้ในแบตเตอรี่เป็นตัวเลือกสำหรับกระบวนการเชื่อมด้วยไฟเบอร์เลเซอร์แบบใหม่ รอยต่อที่ทับซ้อนกัน ก้น และรอยเชื่อมช่วยให้สามารถเชื่อมต่อได้หลากหลายภายในแบตเตอรี่ การเชื่อมด้วยเลเซอร์ของวัสดุดึงเข้ากับขั้วไฟฟ้าลบและขั้วบวกทำให้เกิดการสัมผัสทางไฟฟ้าในแพ็ค ขั้นตอนการเชื่อมประกอบชุดแบตเตอรี่ขั้นสุดท้าย การปิดผนึกรอยต่อของกระป๋องอะลูมิเนียม จะสร้างกำแพงกั้นอิเล็กโทรไลต์ภายใน
เนื่องจากคาดว่าแบตเตอรี่จะทำงานได้อย่างน่าเชื่อถือเป็นเวลา 10 ปีขึ้นไป การเชื่อมด้วยเลเซอร์จึงถูกเลือกเนื่องจากมีคุณภาพสูงอย่างสม่ำเสมอ การใช้อุปกรณ์และกระบวนการเชื่อมไฟเบอร์เลเซอร์ที่เหมาะสม การเชื่อมด้วยเลเซอร์จะสร้างรอยเชื่อมคุณภาพสูงบนโลหะผสมอะลูมิเนียมซีรีส์ 3000 อย่างสม่ำเสมอ
การเชื่อมด้วยกระบวนการที่แม่นยำ
ซีลที่ใช้ในเรือและโรงกลั่นสารเคมี ตลอดจนอุตสาหกรรมยาแต่เดิมนั้นเชื่อมด้วย TIG เนื่องจากใช้ในสภาพแวดล้อมที่อ่อนไหว ส่วนประกอบเหล่านี้ได้รับการกลึงอย่างแม่นยำและกราวด์จากวัสดุโลหะผสมนิกเกิลที่ทนต่ออุณหภูมิสูงและทนต่อสารเคมี ขนาดล็อตมักมีขนาดเล็กและปริมาณที่ตั้งค่าไว้มีขนาดใหญ่ เป็นที่เข้าใจกันว่าการประกอบชิ้นส่วนเหล่านี้ได้รับการปรับปรุงให้ดีขึ้นโดยใช้การเชื่อมด้วยไฟเบอร์เลเซอร์
เหตุผลในการแทนที่กระบวนการเชื่อมอาร์กด้วยหุ่นยนต์ก่อนหน้านี้ด้วยการเชื่อมด้วยไฟเบอร์เลเซอร์ ได้แก่ คุณภาพการเชื่อมด้วยเลเซอร์ที่สม่ำเสมอ ง่ายต่อการเปลี่ยนจากการกำหนดค่าคอมโพเนนต์หนึ่งไปยังอีกส่วนประกอบหนึ่ง ซึ่งช่วยลดเวลาการตั้งค่าและปรับปรุงปริมาณงาน และการลดต้นทุนโดยทำให้กระบวนการเชื่อมด้วยเลเซอร์เป็นไปโดยอัตโนมัติผ่านการประกอบเซ็นเซอร์ติดตามด้วยเลเซอร์
การเชื่อมแบบไม่ใช้แก๊ส
อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่ปิดสนิทในอุปกรณ์ทางการแพทย์ เช่น เครื่องกระตุ้นหัวใจและอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์อื่นๆ ทำให้การเชื่อมด้วยไฟเบอร์เลเซอร์เป็นกระบวนการทางเลือกสำหรับการใช้งานที่ต้องการความน่าเชื่อถือในระดับสูงสุด ความก้าวหน้าล่าสุดในกระบวนการเชื่อมแบบสุญญากาศได้แก้ไขปัญหาที่เกี่ยวข้องกับการเชื่อมด้วยเลเซอร์และจุดสิ้นสุดของการเชื่อม ซึ่งเป็นตำแหน่งที่สำคัญสำหรับการทำผนึกผนึกแบบสุญญากาศ
เทคนิคการเชื่อมด้วยเลเซอร์ก่อนหน้านี้ทำให้เกิดรอยกดที่จุดสิ้นสุดเมื่อลำแสงเลเซอร์ถูกปิด แม้ว่ากำลังของเลเซอร์จะลดลงก็ตาม การควบคุมลำแสงเลเซอร์ขั้นสูงช่วยลดรอยบุ๋มในรอยเชื่อมทั้งแบบบางและแบบลึก ผลลัพธ์ที่ได้คือคุณภาพการเชื่อมที่สม่ำเสมอโดยไม่มีรูพรุนที่จุดสิ้นสุด และรูปลักษณ์ที่ดีขึ้นและการซีลที่เชื่อถือได้มากขึ้น
การเชื่อมโลหะที่ไม่เหมือนกัน
ความสามารถในการประดิษฐ์ผลิตภัณฑ์โดยใช้โลหะและโลหะผสมที่แตกต่างกันช่วยเพิ่มความยืดหยุ่นในการออกแบบและการผลิตอย่างมาก การปรับคุณสมบัติของผลิตภัณฑ์สำเร็จรูปให้เหมาะสม เช่น การสึกกร่อน การสึกหรอ และความต้านทานความร้อน ในขณะที่ควบคุมต้นทุน เป็นแรงจูงใจทั่วไปสำหรับการเชื่อมโลหะที่แตกต่างกัน ตัวอย่างการต่อเหล็กกล้าไร้สนิมและเหล็กอาบสังกะสี เนื่องจากทนทานต่อการกัดกร่อนได้ดีเยี่ยม เหล็กกล้าไร้สนิม 304 และเหล็กกล้าคาร์บอนเคลือบสังกะสีจึงถูกนำไปใช้งานหลากหลายประเภท เช่น เครื่องครัวและส่วนประกอบด้านการบินและอวกาศ กระบวนการนี้นำเสนอความท้าทายพิเศษบางประการ ไม่น้อยเนื่องจากการเคลือบสังกะสีสามารถนำเสนอปัญหารูพรุนของรอยเชื่อมที่ร้ายแรงได้
พลังงานที่ใช้ในการหลอมเหล็กและสแตนเลสในระหว่างกระบวนการเชื่อมจะระเหยสังกะสีที่อุณหภูมิประมาณ 900 องศาเซลเซียส ซึ่งต่ำกว่าจุดหลอมเหลวของสแตนเลสอย่างมาก จุดเดือดต่ำของสังกะสีทำให้เกิดไอระหว่างการเชื่อมแบบรูล็อค ในความพยายามที่จะหลบหนีโลหะที่หลอมเหลว ไอระเหยของสังกะสีอาจติดอยู่ในเนื้อเชื่อมที่แข็งตัว ส่งผลให้เกิดรูพรุนของเนื้อเชื่อมมากเกินไป ในบางกรณี ไอระเหยของสังกะสีสามารถเล็ดลอดออกไปได้เมื่อโลหะแข็งตัว ทำให้เกิดรูพรุนหรือขรุขระบนผิวเชื่อม
ด้วยการออกแบบข้อต่อที่เหมาะสมและการเลือกพารามิเตอร์ของกระบวนการเลเซอร์ การเก็บผิวละเอียดและการเชื่อมเชิงกลสามารถทำได้ง่าย รอยเชื่อมของเหล็กกล้าไร้สนิม 304 ชิ้นที่มีความหนา 0.6 มม. และเหล็กชุบสังกะสีที่มีความหนา 0.5 มม. ไม่มีรอยแตกหรือรูพรุนทั้งบนพื้นผิวด้านบนและด้านล่าง
