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,可實現(xiàn)激光頭與工件作相對運動。即便是兩倍的焊速,焊接效果也遠優(yōu)于常規(guī)工藝。復合焊工藝應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器人,內(nèi)部光路集成,離線編程等各種技術,激光復合焊工藝自動化已經(jīng)成為最前沿的制造技術。激光工作室必需配置特殊的傳感器與開關控制來防止激光誤射。跟著工藝研發(fā)的深入,激光復合焊工藝自動化將被引入更多行業(yè)。
激光復合焊可應用于鐵路機車(如車廂側墻),集裝箱,工程機械(如高強度起重機臂架),汽車及汽車配件,造船等行業(yè)。盡管機器人系統(tǒng)坐標系異常復雜,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鏡片來防止弧焊產(chǎn)生的飛濺物。
使用一個龍門架吊掛式機器人,可實現(xiàn)對工件連接處縱向焊隙進行靈活定位和精準焊接。該工藝合用于0至1mm的焊縫間隙,而且無需進行參數(shù)調(diào)整。圖紙文件的導入快速天生加工程序,實現(xiàn)不間斷出產(chǎn)是效率最大化的重點,離線編程可以實現(xiàn)整個系統(tǒng)運行的優(yōu)化。使用激光的波長一般在880 nm~1100 nm。
激光焊接機 柔性加工
激光復合焊的靈活度和焊接質(zhì)量樞紐在于使用適合的機器人,同時配置相應的激光工具頭和焊槍系統(tǒng)。龍門式機器人擁有較大的工作范圍,可加工大型工件,同時節(jié)省地面空間。
實際應用
徠斯機器人激光復合焊應用案例之一,圖4為某工廠已經(jīng)交付的激光復合焊接系統(tǒng),詳細工件是重型移動式起重機的長臂架(見圖2)。在以1m/min焊接速度情況下,可達到15mm厚度無坡口對接焊一次焊透效果,無需在底部進行再處理。徠斯專利產(chǎn)品LaserSpy監(jiān)控器可以避免光束外泄的風險,大大增加激光房工作室操縱安全性。徠斯機器人ProVis程序可實現(xiàn)工作單元,機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。激光復合焊的上風主要在于熱變形小,焊接速度快,機械機能極佳。
MIG焊具有較高的熔敷率,可以增強焊縫間隙的容忍度,而激光能量集中,更有助于進步熔深,往往不需要對母材本身進行特殊預處理。
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, 復合焊激光頭 有一定重量,所以對機器人的有效負載也有一定的要求,整個龍門式機器人系統(tǒng)設計非常強勁,足以承受動態(tài)負載,同時仍可保證高精度。要求較高的路徑精度和重復定位精度,因此徠斯高強度的龍門式機器人系統(tǒng)非常合用。 激光復合焊接(LHW)是材料加工應用中的一種新型工藝,在激光自動化專家的不懈努力下已實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)應用。
激光焊焊頭
激光焊接機 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。
激光復合焊(圖1) 兼?zhèn)潆娀『福ê帽榷栊詺怏w保護焊MIG)與激光焊的工藝特點,其極佳的焊接效果是其它工藝無法達到的。
激光發(fā)生器
激光復合焊需要優(yōu)質(zhì)的連續(xù)(非脈沖)光纖激光源。
激光焊接機 除了機器人的控制精度,需要特別留意的是在上述激光復合焊系統(tǒng)中,可集成焊接電源,激光器,保護氣體,視覺系統(tǒng)等編程和控制。激光工作室必需設有急?刂。龍門式機器人配置成為機器人三維運動最大的柔性可能。減少高強度鋼焊材的填充量可減少起重機臂架重量,這點在加工長達72米伸縮臂時尤為明顯。假如用CO2激光發(fā)生器,那么可能就需要移動工件來進行操縱,而且能耗較高。
激光復合焊具有以下幾點上風:
焊接效果深而且焊道窄;
激光焊接機 焊接速度快;
熱輸入低;
熱影響區(qū)小;
激光焊接機 熱變形。
焊縫質(zhì)量高,外觀佳,物理機能好;
返工率低;
焊縫底部控制好,可實現(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固耐用,以知足在極端前提下功課。機器人集成對弧焊噴嘴,激光頭,焊縫跟蹤,氣電管道,電纜等各種設備的控制。
激光焊接機 安全性
激光復合焊需使用高功率激光,因此,車間安全至關重要。激光復合焊則通過使用局部夾板來固定2個工件,不會引起實質(zhì)性的焊接熱變形。總之,徠斯的激光復合焊接系統(tǒng)(包括最尖端設計與材料),為這家制造商提供了一個具有強盛競爭上風的解決方案。龍門式系統(tǒng)可讓預置工件通過軌道傳送車進入激光工作室,以此確保激光系統(tǒng)的順暢運作,并使系統(tǒng)效率得到優(yōu)化。假如結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。