Az autóipari lézerhegesztés öt égető kérdése

Mark Boyle, az AMADA WELD TECH termékmenedzsere az Industry Todayben vette sorra a legfontosabb szempontokat, amelyek a lézeres hegesztés mellett szólnak.

1. Mikor és miért érdemes az autóiparban a lézerhegesztést választani?

Az autóiparban nagyon megnőtt a lézeres hegesztés szerepe, és mára igazán elterjedt megoldásnak számít, főleg karosszériaelemek, ajtókeretek, csomagtartók, burkolatok, alvázak esetében, sőt, a műanyag lézerhegesztés a lámpák, elektronikai dobozok gyártásánál is megjelenik. Mivel a hegesztés leginkább az autó belső, vagyis nem látványos részeit érinti, kevesebb szó esik róla, pedig rendkívül fontos számos alkatrész, például légzsákok, akkumulátorfülek, motorban lévő tekercsek és általában az elektronikai részek, kapcsolások szerelésénél.

A lézeres hegesztés régi módszereket váltott fel az autóiparban, és nem véletlenül: a korábbi technológiákhoz képest jóval kevesebb hővel jár, ugyanis csak nagyon lokalizáltan képez hőt. Ezenkívül mivel az ipar az idők során a könnyebb és vezetőképesebb anyagok felé mozdult el, logikus választás a lézeres hegesztés az ellenállás-hegesztéssel szemben (amelynek során árammal termelik a szükséges hőt). A lokalizált hőtermelés ráadásul lehetővé teszi, hogy a szakemberek egyre kisebb alkatrészeknél is használják; márpedig a jobb hozzáférhetőség a többi technikához képest rugalmasabb tervezést tesz lehetővé.

Fontos megjegyezni még, hogy a lézeres hegesztés kevesebb látható hőnyomot hagy az anyagon, tehát esztétikailag is jobb megoldás olyan tárgyaknál, amelyeknél ez fontos szempont.

2. Mely mai trendek gyakorolták a legnagyobb hatást az autóipari lézerhegesztésre?

Ahogy azt az utakon feltűnő hibridek és elektromos üzemű autók mind nagyobb számából is könnyű kikövetkeztetni: napjaink legjelentősebb trendje az elektromos motor. Ezek a járművek elektronikus alkatrészek hegesztését igénylik, köztük olyanokét, mint az erőátviteli csatlakozások vagy az állórészben lévő hajtűk. Hegesztésre van még szükség az akkumulátorok csatlakozásainál, a cellák készítésénél vagy modulok összekapcsolásánál is, tehát nélkülözhetetlen a teljes akkumulátorcsomag összeszerelésénél.

Mivel elektromos járművekről beszélünk, egyértelmű, hogy ezeknek a daraboknak a gyártásánál főleg olyan nyersanyagokat használnak, amelyek jó vezetők, tehát már csak ezért sem jöhet szóba más, mint a lézeres hegesztés, ami ráadásul kellő szilárdságot, megbízhatóságot jelent, még kedvezőtlen körülmények között is.

Nemcsak az elektromos motorok erősítik a lézeres hegesztést az iparban, hanem az elmúlt néhány évtized általános autóipari tendenciája: a mind bonyolultabb elektronika megjelenése. Mivel egy mai autóban már szinte mindent számítógép vezérel, gyakorlatilag egy dolog maradt, amit a sofőr még manuálisan intéz, és ez az ablakmosó folyadék töltése. A biztonsági és vezetéskönnyítő rendszereknél érzékelőkön alapuló berendezéseket kell összekapcsolni – ezek némelyikét még a nyomtatott áramkörökhöz hasonló megoldással kötik, de a szenzorok házai már a leggyakrabban lézeres hegesztéssel készülnek.

3. Milyen lézeres hegesztőberendezéseket használ az autóipar, és ezek mellett, illetve ellen milyen érvek szólnak?

Többfelé technológiát is alkalmaznak, az apró alkatrészekhez használt pulzáló neodímiummal adalékolt ittrium-alumínium gránáttól a kék diódáson és a szálon át az impulzuslézerekig. Az utóbbi időben a szállézerek kaptak nagyobb szerepet: egyre több területen használják őket az autóiparban. Ennél a technológiánál a nyaláb egy rugalmasan adalékolt üvegszálban jön létre, és a szálmag átmérője 10-50 mikron között van (ez kevesebb, mint egy papírlap fele).

Azért is a szállézer az egyik legkedveltebb megoldás, mert bármilyen teljesítményigényű munkához használható, néhány wattól tíz kilowattig, könnyű kezelni, és hosszú élettartamot biztosít (kivéve, ha rosszul használják). Maguk a szálak meglehetősen gazdaságosak, hiszen olcsók, és nem is vesznek fel annyi áramot, mint például az impulzuslézerek.

4. Milyen módszereket ajánl az autóipari ügyfeleknek az AMADA WELD TECH?

Az ügyfelek általában elküldik a hegesztésre szánt mintadarabokat, amelyek aztán a több mint 2.300 négyzetméteres laboratóriumba kerülnek. Ebben a műszaki központban több alkalmazásspecifikus labor működik, melyek felölelik a cég teljes termékcsaládját. A szakértőink itt vizsgálják meg, hogy az adott mintadarabhoz melyik technológia ajánlott, és ez mekkora költséggel jár. A mérnökök több javaslatot is kidolgoznak, összehasonlítják a különböző lézerhegesztési technológiákat, és segítenek kiválasztani a lehető legjobb módszert, amire az ügyfélnek a gyártási folyamat során szüksége lehet.

5. Mondana néhány példát nagy kihívást jelentő autóalkatrészekre, amelyekhez lézeres hegesztésre volt szükség?

Az egyik ilyen a légzsákkioldó alkatrész. A benne lévő puskaport a vezetékein bejutó áram melegíti fel annyira, hogy felrobbanjon, és kinyissa a légzsákot. Ennek a darabnak a gyártásához több lézerhegesztési módszert, ittrium-alumínium gránátot és szállézer technológiát is használunk. Aztán ott a réz hajtű. Ma már teljesen általánosnak számít, hogy a villanymotor teljesítményének javítása érdekében az állórész hagyományos réztekercseit ilyen alkatrészekre cserélik.  A réz ugyanakkor nehezen hegeszthető anyag, nagy az ellenállása, így komoly energiasűrűséget igényel. Az AMADA WELD TECH-nél megoldottuk a problémát, sikeresen hegesztettük az anyagot, az egymódú szálas lézerek és a pásztázó sugártovábbító rendszerek fejlődésének köszönhetően. A tűk méretétől függően ezer és négyezer watt közötti értéken hegesztjük. A siker kulcsa az olvadékmedence kontrollálása és a porozitás elkerülése volt.

Gábor János / NEW technology