目前為止,只有少數(shù)激光器制造商可以提供合用于LHW的高功率激光發(fā)生器。至于出產(chǎn)節(jié)拍,有時(shí)一條焊縫往往需要8到10分鐘,更換部件大約需要5分鐘,然后移至另一條焊縫進(jìn)行功課,這使得冷卻系統(tǒng)成為樞紐。光纖激光器操縱靈活度高,可實(shí)現(xiàn)激光頭與工件作相對運(yùn)動(dòng)。即便是兩倍的焊速,焊接效果也遠(yuǎn)優(yōu)于常規(guī)工藝。復(fù)合焊工藝應(yīng)用對光束的傳輸及路徑上需要很高的精度控制。得益于諸如高精度大型龍門式機(jī)器人,內(nèi)部光路集成,離線編程等各種技術(shù),激光復(fù)合焊工藝自動(dòng)化已經(jīng)成為最前沿的制造技術(shù)。激光工作室必需配置特殊的傳感器與開關(guān)控制來防止激光誤射。跟著工藝研發(fā)的深入,激光復(fù)合焊工藝自動(dòng)化將被引入更多行業(yè)。
激光復(fù)合焊可應(yīng)用于鐵路機(jī)車(如車廂側(cè)墻),集裝箱,工程機(jī)械(如高強(qiáng)度起重機(jī)臂架),汽車及汽車配件,造船等行業(yè)。盡管機(jī)器人系統(tǒng)坐標(biāo)系異常復(fù)雜,但徠斯的RobotStarVI控制系統(tǒng)和新型reisPAD 示教盒讓編程功課變得十分直觀,干脆并且快速。由于要配合MIG焊槍使用,LHW的激光頭必需配置專用氣簾與防護(hù)鏡片來防止弧焊產(chǎn)生的飛濺物。
使用一個(gè)龍門架吊掛式機(jī)器人,可實(shí)現(xiàn)對工件連接處縱向焊隙進(jìn)行靈活定位和精準(zhǔn)焊接。該工藝合用于0至1mm的焊縫間隙,而且無需進(jìn)行參數(shù)調(diào)整。圖紙文件的導(dǎo)入快速天生加工程序,實(shí)現(xiàn)不間斷出產(chǎn)是效率最大化的重點(diǎn),離線編程可以實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行的優(yōu)化。使用激光的波長一般在880 nm~1100 nm。
激光焊接機(jī) 柔性加工
激光復(fù)合焊的靈活度和焊接質(zhì)量樞紐在于使用適合的機(jī)器人,同時(shí)配置相應(yīng)的激光工具頭和焊槍系統(tǒng)。龍門式機(jī)器人擁有較大的工作范圍,可加工大型工件,同時(shí)節(jié)省地面空間。
實(shí)際應(yīng)用
徠斯機(jī)器人激光復(fù)合焊應(yīng)用案例之一,圖4為某工廠已經(jīng)交付的激光復(fù)合焊接系統(tǒng),詳細(xì)工件是重型移動(dòng)式起重機(jī)的長臂架(見圖2)。在以1m/min焊接速度情況下,可達(dá)到15mm厚度無坡口對接焊一次焊透效果,無需在底部進(jìn)行再處理。徠斯專利產(chǎn)品LaserSpy監(jiān)控器可以避免光束外泄的風(fēng)險(xiǎn),大大增加激光房工作室操縱安全性。徠斯機(jī)器人ProVis程序可實(shí)現(xiàn)工作單元,機(jī)器人和工件的可視化,可使程序員在不影響出產(chǎn)的情況下編寫部件的焊接程序。激光復(fù)合焊的上風(fēng)主要在于熱變形小,焊接速度快,機(jī)械機(jī)能極佳。
MIG焊具有較高的熔敷率,可以增強(qiáng)焊縫間隙的容忍度,而激光能量集中,更有助于進(jìn)步熔深,往往不需要對母材本身進(jìn)行特殊預(yù)處理。
編程
不同工件焊接編程的簡易程度和速度是出產(chǎn)操縱的樞紐。
此外, 復(fù)合焊激光頭 有一定重量,所以對機(jī)器人的有效負(fù)載也有一定的要求,整個(gè)龍門式機(jī)器人系統(tǒng)設(shè)計(jì)非常強(qiáng)勁,足以承受動(dòng)態(tài)負(fù)載,同時(shí)仍可保證高精度。要求較高的路徑精度和重復(fù)定位精度,因此徠斯高強(qiáng)度的龍門式機(jī)器人系統(tǒng)非常合用。 激光復(fù)合焊接(LHW)是材料加工應(yīng)用中的一種新型工藝,在激光自動(dòng)化專家的不懈努力下已實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)應(yīng)用。
激光焊焊頭
激光焊接機(jī) 激光功率取決于激光發(fā)生器,而光束控制是取決于光路傳輸系統(tǒng)(即激光焊頭)。一般情況下,激光復(fù)合焊所需的激光功率為8-16kW,工件厚度越大,需要的功率也就越高。
激光復(fù)合焊(圖1) 兼?zhèn)潆娀『福ê帽榷栊詺怏w保護(hù)焊MIG)與激光焊的工藝特點(diǎn),其極佳的焊接效果是其它工藝無法達(dá)到的。
激光發(fā)生器
激光復(fù)合焊需要優(yōu)質(zhì)的連續(xù)(非脈沖)光纖激光源。
激光焊接機(jī) 除了機(jī)器人的控制精度,需要特別留意的是在上述激光復(fù)合焊系統(tǒng)中,可集成焊接電源,激光器,保護(hù)氣體,視覺系統(tǒng)等編程和控制。激光工作室必需設(shè)有急?刂啤}堥T式機(jī)器人配置成為機(jī)器人三維運(yùn)動(dòng)最大的柔性可能。減少高強(qiáng)度鋼焊材的填充量可減少起重機(jī)臂架重量,這點(diǎn)在加工長達(dá)72米伸縮臂時(shí)尤為明顯。假如用CO2激光發(fā)生器,那么可能就需要移動(dòng)工件來進(jìn)行操縱,而且能耗較高。
激光復(fù)合焊具有以下幾點(diǎn)上風(fēng):
焊接效果深而且焊道窄;
激光焊接機(jī) 焊接速度快;
熱輸入低;
熱影響區(qū);
激光焊接機(jī) 熱變形。
焊縫質(zhì)量高,外觀佳,物理機(jī)能好;
返工率低;
焊縫底部控制好,可實(shí)現(xiàn)單面焊雙面成形。
如用低于0.5 m/min的常規(guī)MAG焊,這些臂架需要2-3層焊接。除高精度外,焊接中使用的激光頭必需堅(jiān)固耐用,以知足在極端前提下功課。機(jī)器人集成對弧焊噴嘴,激光頭,焊縫跟蹤,氣電管道,電纜等各種設(shè)備的控制。
激光焊接機(jī) 安全性
激光復(fù)合焊需使用高功率激光,因此,車間安全至關(guān)重要。激光復(fù)合焊則通過使用局部夾板來固定2個(gè)工件,不會引起實(shí)質(zhì)性的焊接熱變形?傊,徠斯的激光復(fù)合焊接系統(tǒng)(包括最尖端設(shè)計(jì)與材料),為這家制造商提供了一個(gè)具有強(qiáng)盛競爭上風(fēng)的解決方案。龍門式系統(tǒng)可讓預(yù)置工件通過軌道傳送車進(jìn)入激光工作室,以此確保激光系統(tǒng)的順暢運(yùn)作,并使系統(tǒng)效率得到優(yōu)化。假如結(jié)合高功率的需求來講,光纖激光發(fā)生器或碟片激光發(fā)生器是較好的選擇。