技术干货 | 光纤激光器在食品和饮料行业中的焊接应用

众所周知，食品和饮料产品制造商在确保其设备的卫生和清洁方面要求严格。一旦这些设备和部件设计或制造不当，就很可能发生污染，最终导致健康隐患、品牌声誉受损，以及代价高昂的召回行动。劳动力和原材料短缺，进一步加剧了这些挑战，给制造商带来了保持竞争力的额外压力。

为了在这些挑战中保持领先地位，制造商需要灵活的制造技术，这些技术易于使用、快速，能够消除废料和返工，并生产出具有卓越工艺的设备。而激光焊接提供了卓越的工艺，能够实现光滑的表面处理、更快的过程，并消除潜在的细菌污染陷阱，因此将有望在食品和饮料行业扮演关键的角色。食品和饮料行业的材料和连接技术设备中使用的材料，往往会影响制造。不锈钢——特别是304和316级，是食品级应用的首选材料，因为它的清洁度、耐腐蚀性和易于消毒。这种类型的钢具有高水平的耐久性和耐磨性，其身影经常出现在食品制备、加工、酿造和蒸馏、餐饮和餐馆中。螺栓和铆钉等紧固件，更是需要考虑与食品接触区域相关的关节结构和方向。而这可能会对设计施加限制，并增加零件制造成本。

幸运的是，手持式激光焊接技术实现了更高水平的设计灵活性，通过消除螺母、螺栓和垫圈减少了零件数量，并通过消除螺纹孔简化了加工部件。由于其易用性、多功能性和技术能力，该技术为食品和饮料行业的食品和饮料制造商提供了许多改进的机会。

手持式激光焊接可以使设备设计人员不仅可以在食品接触面上进行操作，还可以在设备的所有表面上（例如焊接封闭的框架管）带来很好的效果，以提高清洁效率。

与熔化极惰性气体保护焊（MIG）和非熔化极惰性气体保护电弧焊（TIG）相比，热输入显著降低，设计师在使用更薄的材料时有更多的制造选择，例如在非承重结构中降低原材料成本以及相关的运输成本。

手持式激光系统混合材料无畸变焊接

此外，激光焊接制造效率也可以得到提高，从而提高利润。MIG和TIG焊接等传统技术则需要肌肉记忆和运动技能。一个熟练的焊工可能需要几年的时间来发展所需的专业知识水平，以使制造商的产品通过生产高质量的焊接而在竞争中脱颖而出。而激光焊接能够让一个仅有基本灵巧或没有焊接经验的工人，在很短的时间内学习如何在很短的时间内生产高质量、一致的焊缝。

高质量焊接和更容轻松的后处理

此外，焊缝的后处理——如研磨和介质爆破，通过设备和额外的劳动力增加了成本。可获得的低成本，易于使用的焊接解决方案打破了获得专业技术劳动力的障碍。激光焊接也比传统方法快，比TIG焊接快4倍。

使用传统焊接方法实现食品级工艺的高质量表面处理，这一方面的挑战是非常显著的。激光焊接能力——如摆动焊接，可以快速扫描整个焊接路径的激光束，最大限度地减少飞溅，并使不完美配合的零件能够焊接，减少人工后处理的需要，提高产品质量。

此外，使用激光可以使用送丝器在必要的地方填加材料，当它与摆动焊接相结合时，很容易创建优越的接头，并且在许多情况下，可能不需要后处理研磨。

另一个关键问题是出现微裂纹的可能性，在使用传统焊接时，微裂纹可能出现在较薄的接头上。这可以避免由于激光焊接的低热量输入和稳定的焊接池从摆动能力。

在焊接之前，零件表面的碎片可能会产生夹杂物和其他缺陷。目前，许多手持式激光系统还提供激光清洁功能，可以去除焊前和焊后的烟尘，还可以去除热影响区域的变色，并允许表面钝化。

与电阻点焊相比，激光点焊是非接触和精确的，它完全消除了尖端压力和对准问题，从而产生更高质量的产品，并防止诸如压痕和不对称焊缝等问题，这些问题分别会导致细菌生长和视觉上的劣质产品。

此外，激光点焊只需要接触零件的一面，从而提供了更多的设计灵活性。与TIG焊接相比，很少的热量输入，薄零件可以以显著更高的速率点焊。

满足食品和饮料行业的卫生和清洁要求，是一项复杂的任务。手持激光焊接和清洁技术（如IPG的LightWELD系统）在食品级焊接中具有显著优势，它们提供了设备设计的灵活性，提高了生产率，降低了成本，提高了质量。通过采用这项技术，制造商可以提高食品安全、简化生产过程，并确保客户满意度。

与传统焊接方法相比，手持式激光焊接和清洗具有许多优点，可以帮助提高焊接质量和一致性，同时减少生产时间和成本。

注：本文内容编译自IPG Photonics Blog。来源：光电资讯