¿Qué es la soldadura con láser (OTF) sobre la marcha?
La soldadura con láser sobre la marcha (OTF sobre la marcha), a veces también llamada soldadura de escaneo, es un proceso automatizado de soldadura por láser que utiliza un sistema de escaneo láser para realizar soldadura, mientras que la cabeza del proceso de soldadura o la parte objetivo se mueven constantemente. Es necesario examinar primero otros métodos de soldadura láser automatizados comunes para comprender los principios básicos de la soldadura sobre la marcha. Estos métodos pueden considerarse métodos de soldadura con láser de "parar".
En general, el término "sobre la marcha" se refiere a realizar tareas dinámicas y en tiempo real sin detener o interrumpir el proceso general. En el mundo de la fabricación automatizada, la soldadura con láser "sobre la marcha" incorpora este concepto al permitir la soldadura continua, mientras que la pieza de trabajo o la cabeza de soldadura permanecen en movimiento. A medida que las industrias continúan presionando para una producción más rápida e inteligente, este método de soldadura está ganando tracción en entornos de fabricación avanzados. Este artículo explicará qué es la soldadura con láser sobre la marcha, cómo funciona y los beneficios clave que ofrece a los fabricantes.
Alta velocidad
Detente y comience a soldar láser con cabeza de soldadura fija
El método más simple y común de soldadura por láser es con un cabezal de soldadura láser fija, lo que dirige el haz a una posición fija directamente debajo de las ópticas. Hay algunas excepciones, principalmente cabezales de soldadura diseñados para "soldadura de bamboleo" que utilizan un campo de visión más pequeño para crear el patrón de soldadura.
Para hacer que las soldaduras sean más grandes que el tamaño del punto de haz o para hacer una serie de soldaduras individuales, se debe mover el cabezal de soldadura fijo o la parte que se está soldando. El primero es más común porque es más fácil de lograr.
Velocidades más altas
Soldadura con láser de parada con cabezales de escaneo
Los cabezales de escaneo láser, también conocidos como escáneres y cabezales de escaneo de galvo, usan galvos para desviar el haz láser girando una serie de espejos cuidadosamente colocados. Este diseño permite que el haz sea dirigido o "escaneado" en un amplio campo de visión. Esto permite que la óptica de escaneo forme soldaduras largas, patrones de soldadura complejos y muchas soldaduras individuales, mientras que el cabezal de escaneo y la pieza de trabajo permanecen estacionarias.
La soldadura de escaneo a menudo se usa para aplicaciones avanzadas de alto volumen, como soldadura por batería. Sin embargo, si bien la soldadura con un cabezal de escaneo reduce la frecuencia con la que el sistema debe detenerse, no elimina por completo la necesidad. Además, la soldadura en el borde del campo de visión del cabezal de escaneo puede causar distorsiones sutiles en el enfoque del haz, lo que puede causar problemas en aplicaciones de alta precisión con ventanas de proceso estrechas.
Los desafíos en el borde del campo de visión se pueden reducir utilizando solo una pequeña porción del campo de visión del escáner. Esto da como resultado soldaduras más uniformes, pero requiere un reposicionamiento más frecuente del escáner para cubrir el área de soldadura. Reposicionar el escáner es un proceso relativamente lento que reduce significativamente el rendimiento general.
Muy alta velocidad
Soldar sobre la marcha usando un cabezal de escaneo
Afortunadamente, el escaneo láser se puede mejorar aún más para crear patrones de soldadura complejos mientras la óptica está en movimiento o mientras las partes se mueven debajo de ellos. Este enfoque reduce en gran medida la frecuencia con la que el sistema debe detenerse.
Al soldar sobre la mosca con un escáner láser, generalmente solo se utiliza una pequeña porción del campo de visión. En otras palabras, la óptica permanece principalmente directamente por encima del objetivo de soldadura, incluso cuando los componentes del sistema están en movimiento. Esto prácticamente elimina las distorsiones en las características del punto de láser causadas por dirigir el haz hacia el borde del campo de visión del escáner.
Debido a que la soldadura sobre la mosca ajusta dinámicamente el enfoque y la ruta del rayo láser, este enfoque también explica automáticamente las variaciones de altura de la pieza y la geometría tridimensional de la pieza sin cambiar la distancia relativa del escáner a la pieza.
Cómo funciona la soldadura con mosca
La soldadura se realiza mientras el escáner o la pieza está en movimiento, y el patrón de haz producido por el sistema óptico debe compensar el movimiento. Esto requiere una integración estrecha de los componentes del sistema.
Para aplicaciones de alta precisión y de alto volumen, como soldadura por batería, una combinación de escáner de pórtico es a menudo la mejor opción. En este ejemplo, el controlador del escáner rastrea la posición y la velocidad del escáner y compensa la trayectoria del haz para crear la forma de soldadura correcta en la ubicación derecha. Si bien las técnicas tradicionales de soldadura del escáner son simples y simplemente "dibujan" la forma deseada desde una posición fija, la soldadura voladora debe guiar el haz a lo largo de una ruta que sea diferente de la soldadura final en función de los cálculos en tiempo real.
Beneficios de la soldadura sobre la mosca
Mayor eficiencia y salida:
Al reducir significativamente el número de arranque y paradas requeridas, la soldadura sobre la mosca elimina efectivamente los intervalos de tiempo no productivos utilizados para cambiar la posición de los componentes o la óptica. Para las líneas de producción que deben soldar una gran cantidad de piezas individuales, hacer múltiples soldaduras en la misma parte o hacer múltiples soldaduras continuas largas, el uso de la soldadura en la mosca a menudo puede aumentar la productividad varias veces.
Mayor precisión y fiabilidad:
La soldadura en tiempo real calcula y ajusta continuamente los parámetros de soldadura para tener en cuenta el movimiento continuo. Como resultado, el haz láser se puede colocar con precisión mientras se mantiene las características óptimas del haz. Además, debido a que el cabezal de escaneo utiliza un campo de visión limitado, los resultados de soldadura son más consistentes y predecibles, lo que hace que sea más fácil mantenerse dentro de una ventana de proceso estrecha.
Flexibilidad:
La soldadura sobre la mosca se puede usar cuando el cabezal de escaneo está en movimiento, en aplicaciones donde se deben hacer muchas soldaduras individuales en una gran parte, como la soldadura en la barra de la barra de batería. La soldadura de OTF también se puede usar cuando el cabezal de escaneo está estacionario y muchos componentes más pequeños se mueven debajo, como soldar celdas de batería individuales que se mueven a lo largo de un transportador giratorio. Además, la soldadura en la mosca se puede usar con pórticos de tres ejes, movimiento del sistema cartesiano y movimiento del sistema robótico.
Compatibilidad con otras tecnologías de soldadura por láser:
La soldadura sobre la marcha se puede utilizar con otras tecnologías de soldadura por láser que pueden cambiar las características del haz y monitorear el proceso de soldadura. Por ejemplo, la soldadura sobre la marcha es compatible con láseres de doble haz, lo que puede mejorar la calidad de la soldadura y reducir las salpicaduras. La soldadura OTF también se puede integrar con la medición de soldadura por láser directo en tiempo real, una forma de monitoreo de procesos que ayuda a los fabricantes a rastrear las características clave de la soldadura como la profundidad de la soldadura.
Capacidades actuales de soldadura sobre la marcha
IPG ha desarrollado tecnología de soldadura sobre la marcha que ha alcanzado velocidades de soldadura de 1, 000 por minuto, incluso cuando se soluciona patrones de soldadura más complejos como espirales.
La tecnología de soldadura en vivo de IPG también es única compatible con láseres AMB de doble haz de modo único y medición de soldadura LDD Live Live.
¿Qué industrias y aplicaciones pueden beneficiarse de la soldadura sobre la marcha?
La soldadura sobre la mosca es una tecnología relativamente nueva, pero ofrece beneficios significativos de productividad, calidad y confiabilidad para una amplia gama de industrias y aplicaciones.
EV y soldadura de batería: La soldadura OTF es utilizada por algunos de los fabricantes EV más grandes del mundo y es un ajuste natural para los requisitos de rendimiento y precisión extremadamente altos de las industrias de EV y baterías. La soldadura sobre la mosca, especialmente cuando se combina con la medición de doble haz y soldadura en tiempo real, es un potente método de soldadura para aplicaciones como la celda de la batería a la soldadura de la barra colectora, la cubierta de la celda de la batería para soldadura, soldadura de placa fría de la batería y soldadura de placa bipolar de celda de combustible.
Automotor: Si bien está asociada con la industria del EV, la industria automotriz en su conjunto también se beneficia del aumento del rendimiento que viene con la soldadura sobre la marcha. La soldadura OTF es muy adecuada para la soldadura de cuerpo en blanco de componentes de chapa. La soldadura OTF también tiene un gran potencial para soldar una variedad de otras piezas automotrices utilizadas en motores y transmisiones automotrices.
Aeroespacial: Muchos de los beneficios de la soldadura OTF también se aplican a las diversas soldaduras requeridas por la industria aeroespacial. Similar a la industria del EV, la industria aeroespacial generalmente requiere un alto rendimiento y precisión.
Fabricación general: Como método de soldadura flexible, la soldadura sobre la marcha se puede utilizar para la soldadura micro y estructural, lo que la hace muy adecuada para muchas aplicaciones generales que se benefician de una mayor productividad.
