以往的激光焊接接系統(tǒng)在加工過(guò)程中,加工機(jī)頭常常必須為轉(zhuǎn)位而暫停等待,在激光等待的時(shí)候,激光焊接設(shè)備不得不處于保持模式,這不利于增加生產(chǎn)量和收益。
為了改變這種不利狀態(tài),為了最大限度地發(fā)揮激光加工設(shè)備的經(jīng)濟(jì)效益,專(zhuān)家們?cè)O(shè)法讓激光盡可能在100%的時(shí)間里不停歇地加工作業(yè)?,F(xiàn)在,能夠縮短轉(zhuǎn)位時(shí)間,讓激光把時(shí)間盡可能都花費(fèi)在焊接的工件上,最佳的辦法就是遠(yuǎn)程掃描激光焊接。
遠(yuǎn)程掃描激光焊接方法,借助于關(guān)節(jié)臂機(jī)器人和掃描光學(xué)器件,以飛快運(yùn)動(dòng)方式把激光焦點(diǎn)快速定位在工件上。它采用長(zhǎng)焦距的聚焦光學(xué)元件和程序可控的掃描器。掃描器安裝在激光器光纖光纜的末端,它用兩個(gè)反射鏡通過(guò)平場(chǎng)鏡引導(dǎo)激光光束,平場(chǎng)鏡將光束聚焦在掃描區(qū)內(nèi)的共用焦平面上。掃描器上配備的電動(dòng)光學(xué)元件能夠使焦平面沿Z軸上下移動(dòng),實(shí)施3D作業(yè)。聚焦光斑的定位速度飛快,焊接速度也飛快,焦斑從整個(gè)掃描區(qū)的一端飛行移動(dòng)到另一端,僅僅需要30毫秒,基本上消除了激光等待保持模式。
遠(yuǎn)程掃描激光焊接必備的條件
?。?)采用光纖光纜傳輸激光的固體激光器或光纖耦合二極管激光器。
?。?)激光器功率適合于加工任務(wù)(4~6KW),光束質(zhì)量良好(例如4~8mm-mrad),所需光斑直徑大約為0.6mm。
?。?)要求對(duì)待焊的焊縫進(jìn)行精確定位,這是掃描飛行焊接的前提條件。為此要求機(jī)器人與掃描器控制必須達(dá)到軸同步,可以把待焊接的型式編入掃描器的程序控制。
為什么說(shuō)它提高了生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量,而且降低了成本?
與常規(guī)的電阻點(diǎn)焊相比較,一個(gè)遠(yuǎn)程掃描激光焊接站可以取代5個(gè)常規(guī)的電阻點(diǎn)焊加工站。在同樣長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi),只需一個(gè)或二個(gè)夾具工位就足夠把待焊接的零部件組合在一起進(jìn)行組合焊接。在一個(gè)焊接工位不僅能夠加工不同的工件,而且能夠?qū)ν粋€(gè)工件進(jìn)行不同的加工。與電阻點(diǎn)焊相比較,加工時(shí)間縮短了80%,以加工速度而論,用4KW激光功率焊接時(shí),速度大約要快6倍,用6KW激光功率焊接時(shí),速度大約要快10倍。在循環(huán)負(fù)載率高、激光功率最高的情況下,生產(chǎn)能力提高5倍是可能達(dá)到的。
優(yōu)點(diǎn)不僅表現(xiàn)在數(shù)量上,而且表現(xiàn)在產(chǎn)品質(zhì)量上,這是因?yàn)檫h(yuǎn)程掃描飛行焊接方法在生產(chǎn)過(guò)程中降低了產(chǎn)品誤差。這種新式焊接方法使被加工零部件受到的熱輸入和機(jī)械應(yīng)力減少,零部件不發(fā)生變形,結(jié)構(gòu)不受影響。而且焊接所需的工件定位次數(shù)和夾緊次數(shù)都減少了,這樣有利于被加工零部件乃至于整個(gè)車(chē)體結(jié)構(gòu)的形穩(wěn)性得到提升。
與電阻點(diǎn)焊相比,由于被焊接的零部件和車(chē)體構(gòu)件具有這些優(yōu)點(diǎn),遠(yuǎn)程掃描激光焊接的總成本是合適的,只是需要的生產(chǎn)用具和激光器的費(fèi)用相對(duì)較高。越來(lái)越多的人對(duì)這種先進(jìn)設(shè)備具有精密、高效焊接各種各樣的汽車(chē)零部件和組件的能力表示青睞。它能焊接:后中央組合板、保險(xiǎn)杠、搖臂導(dǎo)軌、車(chē)輪輪拱、儀表盤(pán),白車(chē)身部件包括后備箱、背面板、鉸接件、車(chē)身B柱,車(chē)門(mén)和車(chē)身側(cè)圍,座椅及相關(guān)的傾斜調(diào)節(jié)器、框架,導(dǎo)軌,車(chē)內(nèi)部件包括中壓橫梁、后窗臺(tái)板和帽形齒板,還可組裝焊接變速換檔轉(zhuǎn)子、換檔叉和卡箍等。
焊接工藝優(yōu)化與減輕重量和增加強(qiáng)度
采用激光飛行焊接方法,可以實(shí)現(xiàn)任何選定的焊接航線圖(即所謂“焊接型式”)和任何幅度的焊接。精密焊接型式可用于多個(gè)零部件的組合焊接,而與機(jī)器人的速度無(wú)關(guān)。雖然直線式焊接所要求的凸緣寬度要比電阻點(diǎn)焊明顯少得多,但有時(shí)采取C或U型式和其它型式的焊接,卻可以在增加強(qiáng)度和減輕重量這二者之間取得滿意的平衡。焊接型式無(wú)論是對(duì)于短線、圓圈、C型式、S型式、幅度和布局以及焊縫走向的考慮,都要有利于被焊零部件的重量?jī)?yōu)化和強(qiáng)度優(yōu)化。
至關(guān)緊要的一步是選好焊接航線圖(焊接型式),這關(guān)系到強(qiáng)度和重量的優(yōu)化。焊接型式可以編程控制??梢园纯蛻粢蠖ㄖ坪附有褪?,以便優(yōu)化產(chǎn)品的強(qiáng)度。除此之外,采取激光焊接單面進(jìn)出法比采取雙面進(jìn)出法的電阻點(diǎn)焊具有優(yōu)越性。與焊接管材的開(kāi)口截面和焊接金屬板相比,焊接諸如框架結(jié)構(gòu)需用的管材和型材時(shí),焊接的是閉合截面,因而使結(jié)構(gòu)牢固得多,這樣就增加了載體的強(qiáng)度,而又降低重量和成本。
大幅度增加生產(chǎn)量的措施
相對(duì)于電阻點(diǎn)焊,激光掃描飛行焊接方法是增加汽車(chē)零部件生產(chǎn)量的更為有效的首選方案,因?yàn)樗旧瞎?jié)省了焊槍點(diǎn)焊從一個(gè)位置到另一個(gè)位置所花費(fèi)的相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間。掃描頭的連續(xù)移動(dòng)與掃描鏡對(duì)于激光焦點(diǎn)的快捷定位精確配合,加工速度大提升,導(dǎo)致焊接生產(chǎn)量的大幅度提升。而且,激光焊的零部件也達(dá)到電阻點(diǎn)焊所達(dá)到的強(qiáng)度,然而所用的時(shí)間卻僅為電阻點(diǎn)焊耗時(shí)的幾分之一。
焊接速度的加快,也意味著完成焊縫的數(shù)目也越多,生產(chǎn)效率也越高。舉例來(lái)說(shuō),白車(chē)身焊接車(chē)間,通常要求焊接的金屬板厚度在0.6-1.8mm范圍,過(guò)去在每個(gè)焊點(diǎn)需要大約2秒鐘,現(xiàn)在采用遠(yuǎn)程掃描飛行激光焊接完成相應(yīng)的焊縫少于0.4秒鐘,節(jié)省了4/5的時(shí)間。完成一個(gè)完整車(chē)門(mén)結(jié)構(gòu)的焊接只需要幾秒鐘。
轉(zhuǎn)載請(qǐng)注明出處。