過(guò)去幾年，由于視覺(jué)營(yíng)銷戰(zhàn)略的盛行，零售商店日益重視展柜的設(shè)計(jì)美感。展柜、裝飾性元件、支架或商店柜臺(tái)對(duì)金屬組件的質(zhì)量要求也相應(yīng)提高。如今，這些元素被視為貿(mào)易公司提升品牌形象的一個(gè)關(guān)鍵因素。要想提高在商用家具制造業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)力，就需要新的加工工藝來(lái)提高生產(chǎn)率，在不影響質(zhì)量的前提下降低生產(chǎn)成本。

　　一家在激光切割金屬板材領(lǐng)域具有多年專業(yè)經(jīng)驗(yàn)的公司——Hydracorte，正努力開拓碟片激光焊接技術(shù)在該領(lǐng)域的發(fā)展，為這一商業(yè)部門的焊接金屬組件提供靈活高效的解決方案，這一應(yīng)用是用電弧焊來(lái)實(shí)現(xiàn)的。

　　為了發(fā)展這項(xiàng)新的業(yè)務(wù)單元，Hydracorte與AIMEN 技術(shù)中心傾力合作研發(fā)，開發(fā)激光焊接應(yīng)用技術(shù)，提升設(shè)施的技術(shù)級(jí)別，接觸新的工業(yè)需求市場(chǎng)。AIMEN位于西班牙的拉科魯尼亞，過(guò)去40年來(lái)通過(guò)研發(fā)和技術(shù)服務(wù)致力于發(fā)展和加強(qiáng)競(jìng)爭(zhēng)力。

　　激光技術(shù)的不斷進(jìn)步推動(dòng)了Hydracorte的制造工藝向前發(fā)展，使其擁有更靈活的生產(chǎn)系統(tǒng)來(lái)縮短交貨期， 并且為客戶提供更快和更有效的切割、焊接和金屬成形服務(wù)。Hydracorte擁有設(shè)施完善的大型場(chǎng)地，其中包括范圍廣泛的激光切割、焊接和打標(biāo)的先進(jìn)設(shè)備，能用最靈活和最經(jīng)濟(jì)的方式來(lái)制造部件，并提供全面的服務(wù)。

　　CO2激光切割

　　Hydracorte擁有三套Trumpf的CO2激光切割系統(tǒng)用于金屬板材切割（主要是碳鋼、不銹鋼和鋁合金），如圖1所示。能切割0.5mm-25mm的無(wú)涂層和鍍鋅鋼、最厚至30mm的不銹鋼和最厚至20mm的鋁合金以及銅和鈦等其他材料。設(shè)備自動(dòng)化程度高，例如可以處理各種厚度的單激光切割頭、自動(dòng)噴嘴更換器、自動(dòng)板材加載和卸載系統(tǒng)（且與機(jī)器人儲(chǔ)存系統(tǒng)連接起來(lái)），這可以提高生產(chǎn)效率，具有大批量生產(chǎn)的能力。

　　此外， 還擁有兩臺(tái)Trumpf的CO2 激光管材切割機(jī)， 用于處理各種型材（圓形、方形、矩形、橢圓等）：一臺(tái)TruLaser Tube 5000 型具有2.7 kW的輸出功率，TruLaser Tube 7000 具有3.6kW的激光輸出功率，可以切割厚度最大為10mm管材。該設(shè)備可以加工直徑從10mm-250mm 的型材。這些機(jī)器還包括自動(dòng)加載系統(tǒng)，可以處理6m長(zhǎng)的型材，還有管接縫焊接探測(cè)器，以便將要加工的部件放到正確的位置。

　　碟片激光焊接

　　Hydracorte還擁有Trumpf的TruLaser Robot 5020機(jī)器人激光焊接系統(tǒng)，配有一個(gè)輸出功率為4kW的TruDisk 4002碟片激光光源，帶有兩個(gè)輸出光纖。最小的光斑直徑分別是0.2mm和0.6mm，光束質(zhì)量為8mmx mrad，帶有BEO D70激光頭（200mm 焦距），這讓其能提供適應(yīng)不同應(yīng)用的焊接服務(wù)，甚至包括最高質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的焊接。并配備Kuka KR30HA六軸機(jī)器人、旋轉(zhuǎn)可傾斜工作臺(tái)、雙工位回轉(zhuǎn)工作臺(tái)和水平旋轉(zhuǎn)軸。

　　這些組件使它能獲得極高的精確性、可靠性、可重復(fù)性， 并能幫助激光切割工藝實(shí)現(xiàn)質(zhì)量和精確性的最大化。

激光對(duì)制造過(guò)程的影響

　為了評(píng)估激光焊接在制造過(guò)程和典型應(yīng)用方面所帶來(lái)的影響（技術(shù)和生產(chǎn)），Hydracorte公司與AIMEN技術(shù)中心合作發(fā)起了MONACO項(xiàng)目，目的是為了“借助激光技術(shù)研發(fā)輔助家具和裝飾組件的新概念”。該項(xiàng)目獲得了西班牙加利西亞政府和歐洲區(qū)域發(fā)展基金（European Regional Development Fund）的贊助。

　　這個(gè)項(xiàng)目對(duì)使用碟片激光進(jìn)行焊接的幾種形狀的接頭（對(duì)接接頭、搭接接頭和角接接頭，見圖3）以及幾種金屬材料和不同厚度的組合（目前制造業(yè)中最常見的組合）進(jìn)行了評(píng)估，并且與鎢極氣體保護(hù)電弧焊（GTAW）進(jìn)行了比較，見表1。

       這些測(cè)試定義了激光加工工藝參數(shù)窗口（激光功率、焊接速度、焦點(diǎn)位置和保護(hù)氣體類型及流速），以盡可能獲得出色的幾何質(zhì)量和微觀結(jié)構(gòu)、功能以及工藝精美的焊縫。

　　在金屬家具制造領(lǐng)域，激光焊接的對(duì)接接頭一般在激光切割和折彎之后用于型材的封邊和子組件的組裝。對(duì)于這種形狀的接頭來(lái)說(shuō)，要想保證激光焊縫的質(zhì)量，對(duì)接頭的定位和調(diào)整尤為關(guān)鍵。為此，板材邊與邊之間的距離應(yīng)小于0.15mm。

　　搭接接頭可以用于家具子組件的組裝，這種形狀的接頭是一種建設(shè)性的解決方案，非常適合使用激光焊接工藝，并有助于開發(fā)新的組件從而最大化激光焊接技術(shù)的生產(chǎn)能力。這是因?yàn)樗梢詼p少對(duì)接接頭的數(shù)量，有利于組件的定位。

　　最后，角接接頭廣泛應(yīng)用于商用家具、辦公或家用家具的組件制造，在封邊處接近完美，從而取代膠粘劑或機(jī)械接頭，而后者容易被腐蝕。為了獲得美觀和表面光潔的接頭，一般使用激光焊接的傳導(dǎo)模式。已經(jīng)使用此方法開發(fā)了幾個(gè)示范家具組件，例如衣柜掛架和不同類型的貨架或門面裝飾件等。

       為了充分展示和量化激光焊接相比較常規(guī)電弧焊接工藝的好處， Hydracorte和AIMEN技術(shù)中心一起進(jìn)行了測(cè)試，他們用激光和GTAW焊接了一系列范圍廣泛的樣品，首先是激光焊接試樣，然后是演示組件（圖4），還進(jìn)行了冶金性能測(cè)試和外觀觀測(cè)。 

　　激光焊接的優(yōu)點(diǎn)

　　與以前的焊接工藝相比較，激光技術(shù)的主要好處包括：

　　更高的生產(chǎn)率。依據(jù)不同應(yīng)用，焊接速度提高了4至8倍。作業(yè)的精確性， 能精確放置能量點(diǎn)。高重復(fù)性。深熔焊接的工件具有小的焦點(diǎn)尺寸和高的功率密度。深熔焊接的焊接熔深比率高。可以焊接具有復(fù)雜幾何圖形的接頭以及不同圖案的組件?？偟臒嶙饔玫停▓D5），因而造成的微結(jié)構(gòu)變形非常小，熱影響區(qū)也較窄。焊縫的外觀質(zhì)量高。工件的熱變形最小。焊后操作時(shí)間短，成本低。由于作業(yè)距離大，因而具有更高的加工靈活性。

激光焊接與電弧焊的填充材料比較

　　需要調(diào)整前面工序的公差（激光切割和折彎）。需要制作特別的焊接工具， 來(lái)適應(yīng)新的激光焊接工藝制作組件的過(guò)程。需要更復(fù)雜和更精確的焊接工具?？梢蚤_發(fā)具有創(chuàng)新設(shè)計(jì)的新組件，使其能適應(yīng)具有更高靈活性的焊接技術(shù)。在這種情況下，成本效益高的激光焊接工藝使得工件的設(shè)計(jì)要與激光技術(shù)兼容。正確的設(shè)計(jì)和激光焊接定位可以獲得無(wú)需后處理的高質(zhì)量焊縫。

　　為了發(fā)展這個(gè)新的業(yè)務(wù)領(lǐng)域， Hydracorte目前正在與AIMEN技術(shù)中心合作開發(fā)多種與不同的激光工藝相關(guān)的研發(fā)項(xiàng)目：

　　ETNA項(xiàng)目：Hydracorte主導(dǎo)的“用激光增材制造具有高附加值的組件”項(xiàng)目， 目的是開發(fā)一個(gè)可選擇定位的激光增材制造系統(tǒng)，以實(shí)現(xiàn)零件的工業(yè)化生產(chǎn)。

　　AUTOLAS項(xiàng)目：“靈活并易于使用的專家系統(tǒng)（expert system）的機(jī)器人激光系統(tǒng)”。這一項(xiàng)目的主要目的是為小型和中型企業(yè)提供可行的解決方案， 以在其車間安裝機(jī)器人激光系統(tǒng)，并且保持最低的成本和操作人員要求，而這通常是阻止中小企業(yè)使用該系統(tǒng)的主要障礙。項(xiàng)目范圍包括開發(fā)離線系統(tǒng)，以從3D CAD文件獲取機(jī)器人程序，以及開發(fā)專家系統(tǒng)，以便讓操作人員通過(guò)易于使用的界面引入數(shù)據(jù)來(lái)自動(dòng)設(shè)置激光參數(shù)。