隨著汽車行業(yè)的發(fā)展，電阻點焊和激光遠程焊接的應(yīng)用已頗具規(guī)模。這兩種工藝各有優(yōu)劣。對于激光遠程焊接而言，其優(yōu)點是循環(huán)時間短，焊接效率高，同時具有激光焊縫的優(yōu)勢；相較于激光焊接而言，電阻點焊的主要特點在于自帶夾具，無需額外成本。 

    現(xiàn)在，我們有了一種新型激光焊接機，這種高效快速的焊接機集兩者的優(yōu)點于一身，安全、穩(wěn)固、且自帶夾持組件，這就是來自IPG光子有限公司的激光步進線焊機（LSS1、LSS2及LSS3）。 

    LSS系列激光步進線焊機為一類激光設(shè)備，可在無額外激光安全防護機制的生產(chǎn)線上直接應(yīng)用。由于傳統(tǒng)的激光焊接設(shè)備總是需要配備安全房，因此導(dǎo)致生產(chǎn)成本提高，所以相對于傳統(tǒng)的激光焊接設(shè)備而言，這種優(yōu)勢不言而喻。 

    如今，這種新型焊接系統(tǒng)已應(yīng)用于白車身及鈑金件的生產(chǎn)，并顯示出無可比擬的優(yōu)勢： 

    - 加工速度更快（循環(huán)時間更短） 

    - 長縫焊，因此部件強度更大、扭轉(zhuǎn)剛度更高 

    - 投入與電阻焊接系統(tǒng)相當 

    - 能夠以較低的成本滿足更高的操作安全需求 

    激光步進線焊機的設(shè)計、部件及應(yīng)用 

    LSS模塊可將光纖生成的激光束引導(dǎo)至指定位置。出于安全考慮，激光束將由一個小角度漏斗形外殼進行引導(dǎo)。外殼必須接觸所需焊接的零部件（如圖1所示），以屏蔽激光。

圖1：帶有夾持部件的激光步進線焊機（左側(cè)）及帶有C-槍的激光步進線焊機（右側(cè)）

    該模塊可在外殼確定的范圍（標準長度=40毫米）內(nèi)進行有或無振蕩（+/-1毫米）功能的激光焊接。最簡便的應(yīng)用是將模塊安裝在工業(yè)機器人的第6軸上（負載30公斤）。機器人將模塊移動至所需的焊接位置，然后通過機器人將它放置在部件上。在部件下方的焊縫范圍內(nèi)設(shè)有一個固定工具，用作支撐點（如圖1所示）。 

    在典型步進作業(yè)（30毫米焊縫、30毫米間隔、30毫米焊縫）時， LSS模塊能夠以30毫米/秒的速度，每1.3至1.5秒進行一次激光焊接（如圖2所示）。 

    激光點焊模塊可以配備伺服驅(qū)動模塊，這與配備了氣動平衡（如圖1所示）的電阻焊槍相似。LSS/C-槍可通過工業(yè)機器人（負載80公斤）移動至焊接位置，并以可編程控制力進行閉合。C型槍的下部工具可提供夾緊力。另外，由于其恰好能夠反射激光輻射，因此又可構(gòu)成一層附加防護。

圖2：電阻點焊機VSLSS激光點焊

    由于LSS激光點焊系統(tǒng)的夾緊力由編程控制（0.5至3kN），因此可確保精確度（間隙<0.2毫米），這也是激光焊接的必要條件。 

    系統(tǒng)的補償模塊可補償各部件的位置和幾何結(jié)構(gòu)造成的誤差。系統(tǒng)中所使用的全部連接力（0.5至3kN）均來自于激光焊接工具，無需機器人輔助。在典型步進作業(yè)時，每1.7至2秒就可進行一次縫焊。 

    激光點焊的典型應(yīng)用就是白車身生產(chǎn)線中鈑金件的組裝（如圖3所示）。直到現(xiàn)在，白車身中仍有大量電阻焊接產(chǎn)生的焊點。新型焊接系統(tǒng)可用一條長約30毫米的焊縫可取代兩個焊點（典型距離為30毫米）。

圖3： 當電阻點焊機需要兩個機器人單元時，配有光纖激光器的LSS只需要一個機器人單元，就可以完成相同的工作。

    通常30個電阻點焊的循環(huán)時間約為75秒，如果在相同的生產(chǎn)環(huán)境下，用激光線焊機取代電阻點焊機，則僅需要15條焊縫，循環(huán)時間縮減為37秒。此外，相較于電阻點焊機而言，該系統(tǒng)還有一個優(yōu)勢就是占地面積小，所需投資也更少。 

    光纖激光線焊機在規(guī)模生產(chǎn)中的應(yīng)用 

    早在2010年首款LSS產(chǎn)品問世時，IPG就已在全自動化車身生產(chǎn)線上成功完成了長期（超過18個月）測評。 

2012年，某新車型的規(guī)?；a(chǎn)線落成。全球范圍內(nèi)各生產(chǎn)線上均采用了LSS激光焊接系統(tǒng)，用于鈑金件在指定位置的焊接。

圖4：光纖激光線焊機在車門三角車窗的生產(chǎn)中進行測試

    從2012年8月投產(chǎn)至2013年10月，逾20臺激光步進線焊機通過自動化生產(chǎn)線參與生產(chǎn)了550.000臺白車身。該系統(tǒng)在每班生產(chǎn)1000臺車的生產(chǎn)線上每天連續(xù)三班生產(chǎn)。圖4及圖5表示車身及車門等不同焊接區(qū)域。 

    當LSS開始應(yīng)用于汽車行業(yè)后，IPG與眾多不同的汽車廠商展開了密切的合作，對模塊進行持續(xù)改進，以確保其性能穩(wěn)定，備受信賴。 

    鑒于整個系統(tǒng)（光纖激光器與LSS模塊）的高重復(fù)性，唯有長期穩(wěn)定的性能，才能達到高質(zhì)量的作業(yè)效果，從而降低車身的返修率。 

    在與INPRO（INPRO是一家位于柏林的致力于提供汽車行業(yè)頂級生產(chǎn)系統(tǒng)的創(chuàng)新公司，合作伙伴包括戴姆勒、大眾、西門子、蒂森克虜伯及SABIC）的合作中，技術(shù)人員對激光點焊焊工藝與電阻點焊工藝進行了對比。在充分考慮部件自身特點及碰撞性能的基礎(chǔ)上，物理和工藝優(yōu)勢往往意味著更高的經(jīng)濟價值。

圖5：激光點焊機在車頂框架生產(chǎn)中進行測試

    技術(shù)數(shù)據(jù)表明，由新型焊接系統(tǒng)提供的振蕩激光焊縫的性能可達到甚至超過電阻點焊工藝的焊接性能，且所需生產(chǎn)時間縮短一半。經(jīng)濟效益對比結(jié)果顯示，假設(shè)800個單元，全自動生產(chǎn)線，三班滿負荷運轉(zhuǎn)，則總成本可降低6%至10%。 

    除汽車行業(yè)外，該焊接系統(tǒng)還可用于鋁材（如造船行業(yè)或鐵路行業(yè)）及鋼材的焊接。

作者：IPG光子有限公司 Klaus Krastel博士