Jak spawanie laserowe wpływa na wydajność produkcji?

Wydajność spawania nie zależy wyłącznie od prędkości przesuwu palnika. O rzeczywistym wyniku decyduje cały proces: przygotowanie elementów, wykonanie złącza, kontrola jakości, usuwanie odkształceń i obróbka wykończeniowa. Spawanie laserowe może skrócić kilka z tych etapów, ale największe korzyści przynosi wtedy, gdy zostanie właściwie dopasowane do materiału, konstrukcji detalu i organizacji produkcji.

Krótszy czas wykonania spoiny

Laser koncentruje energię na niewielkim obszarze materiału. Pozwala to uzyskać dużą gęstość energii i prowadzić proces z wysoką prędkością. W przypadku powtarzalnych elementów oraz odpowiednio przygotowanych złączy czas wykonania spoiny jest krótszy niż przy zastosowaniu metod TIG lub MIG/MAG.

Sama prędkość spawania nie powinna być jednak jedynym kryterium oceny. Należy uwzględnić również czas potrzebny na zamocowanie elementu, ustawienie parametrów, ewentualne podawanie drutu oraz kontrolę gotowej spoiny. Dopiero suma wszystkich czynności pokazuje rzeczywisty czas cyklu produkcyjnego. Przewaga technologii laserowej jest szczególnie widoczna tam, gdzie:

• wykonywane są długie lub powtarzalne spoiny
• detale mają stosunkowo stabilną geometrię
• ważne jest szybkie przechodzenie pomiędzy kolejnymi elementami
• produkcja obejmuje większe serie
• proces można częściowo lub całkowicie zautomatyzować

Przy krótkich, nieregularnych zleceniach poprawa wydajności zależy natomiast od łatwości przezbrajania stanowiska i zapisywania parametrów dla różnych detali

Mniej ciepła, mniej odkształceń

Jedną z najważniejszych cech spawania laserowego jest skoncentrowane wprowadzanie energii. Wąska strefa wpływu ciepła ogranicza nagrzewanie obszaru otaczającego spoinę. Może to zmniejszyć ryzyko deformacji, które pojawiają się szczególnie podczas łączenia cienkich blach i precyzyjnych elementów. Mniejsze odkształcenia oznaczają mniej czasu poświęcanego na prostowanie, dopasowywanie oraz ponowną kontrolę wymiarów. Jest to istotne między innymi przy produkcji obudów, szaf, elementów wyposażenia, konstrukcji ze stali nierdzewnej i części wymagających zachowania określonej geometrii.

Nie oznacza to jednak, że deformacje zostają wyeliminowane w każdym zastosowaniu. Na efekt nadal wpływają parametry wiązki, sposób prowadzenia głowicy, konstrukcja złącza, kolejność wykonywania spoin i właściwości materiału.

Ograniczenie obróbki po spawaniu

Wydajność produkcji często spada już po zakończeniu właściwego spawania. Usuwanie odprysków, szlifowanie nadlewu, wyrównywanie spoiny i poprawianie estetyki powierzchni mogą zajmować więcej czasu niż samo wykonanie złącza.

Prawidłowo skonfigurowany proces laserowy pozwala uzyskać wąskie i regularne spoiny. Jeżeli jakość złącza odpowiada wymaganiom technicznym i wizualnym, można ograniczyć liczbę późniejszych operacji wykończeniowych. Jest to szczególnie ważne w produkcji elementów widocznych, przy których wygląd spoiny wpływa na odbiór gotowego produktu. Przy ocenie inwestycji warto więc sprawdzić nie tylko czas spawania, ale także:

• czas szlifowania jednej spoiny
• liczbę elementów wymagających poprawek
• zużycie materiałów ściernych
• czas prostowania zdeformowanych detali
• liczbę czynności wykonywanych ręcznie

Jeśli technologia ogranicza te operacje, jej wpływ na wydajność może być większy, niż wynikałoby z samego porównania prędkości spawania.

Większa powtarzalność procesu

Powtarzalność oznacza zdolność do uzyskiwania spoin o zbliżonych właściwościach przy kolejnych detalach. W produkcji seryjnej wpływa ona bezpośrednio na liczbę braków, reklamacji i ponownych kontroli. Nowoczesne systemy spawania laserowego pozwalają zapisywać parametry dla określonych materiałów oraz typów złączy. Operator może korzystać z przygotowanych ustawień zamiast każdorazowo konfigurować proces od początku. Ułatwia to standaryzację pracy, szczególnie gdy na jednym stanowisku wykonywanych jest kilka powtarzalnych produktów.

Powtarzalność zależy jednak również od wcześniejszych etapów. Nawet stabilne źródło lasera nie zrekompensuje dużych różnic w wymiarach elementów, niewłaściwego dopasowania krawędzi lub niestabilnego mocowania. Dlatego wdrożenie powinno obejmować zarówno urządzenie, jak i przygotowanie detali, oprzyrządowanie oraz instrukcję procesu.

Ręczne czy automatyczne spawanie laserowe?

Ręczne urządzenia laserowe sprawdzają się przede wszystkim tam, gdzie produkcja jest zróżnicowana, serie są krótsze, a operator musi swobodnie pracować z elementami o różnych kształtach. Ich zaletą jest elastyczność oraz możliwość szybkiej zmiany zadania.

Automatyczne i zrobotyzowane stanowiska są lepiej dostosowane do produkcji seryjnej. Zapewniają stabilne prowadzenie głowicy, stałą prędkość oraz powtarzalną trajektorię. Wymagają jednak dokładniejszego przygotowania procesu i zwykle są mniej elastyczne przy częstych zmianach produktu. Dobór rozwiązania powinien wynikać z rodzaju produkcji, a nie wyłącznie z oczekiwanej prędkości. Więcej informacji o dostępnych konfiguracjach można znaleźć na stronie https://maszynystigo.pl/maszyny/laser/spawarka-laserowa/.

Jak mierzyć wzrost wydajności?

Wpływ spawania laserowego najlepiej mierzyć na podstawie całego procesu wykonania detalu. Przydatne są następujące wskaźniki:

1. czas cyklu od przygotowania elementów do zakończenia kontroli
2. liczba prawidłowych detali wykonanych w ciągu zmiany
3. odsetek produktów wykonanych prawidłowo za pierwszym razem
4. czas przeznaczony na szlifowanie, prostowanie i poprawki
5. zużycie materiałów dodatkowych i ściernych
6. długość przestojów związanych z przezbrojeniem
7. koszt wykonania jednej zgodnej sztuki

W zakładach wykorzystujących wskaźnik OEE warto osobno obserwować dostępność stanowiska, jego rzeczywistą wydajność oraz jakość produkcji. Szybsze spawanie nie poprawi całkowitej efektywności wyposażenia, jeśli urządzenie będzie często oczekiwać na przygotowanie detali albo kolejne stanowisko nie odbierze zwiększonej liczby elementów.

„Przy wdrażaniu spawania laserowego najważniejsze jest zmierzenie całej drogi detalu. Krótszy czas wykonania spoiny ma znaczenie, ale pełny efekt pojawia się dopiero wtedy, gdy jednocześnie ograniczamy prostowanie, szlifowanie i liczbę poprawek” - dodaje Wojciech Mleczko, specjalista d/s technicznych w STIGO.

Kiedy spawanie laserowe poprawia wydajność?

Największego wzrostu wydajności można oczekiwać w procesach, w których występują powtarzalne złącza, dobrze przygotowane elementy oraz duży udział obróbki po spawaniu. Technologia może być również korzystna przy cienkich materiałach i produktach, dla których ważna jest estetyka spoiny.

Mniejszy efekt może pojawić się przy źle spasowanych detalach, bardzo zmiennej produkcji jednostkowej lub braku stabilnego przygotowania materiału. W takich warunkach samo zastąpienie urządzenia nie rozwiąże problemów organizacyjnych.

Spawanie laserowe wpływa więc na wydajność na trzech poziomach: skraca wykonywanie złącza, może ograniczyć obróbkę wykończeniową i pomaga zwiększyć powtarzalność. O jego opłacalności decyduje jednak nie maksymalna prędkość urządzenia, lecz liczba prawidłowych detali uzyskanych w określonym czasie i przy założonym koszcie.

Artykuł zewnętrzny