鈑金行業(yè)現(xiàn)狀和地位
作為為國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展和國防建設(shè)提供技術(shù)裝備的基礎(chǔ)性、支柱性產(chǎn)業(yè),鈑金加工業(yè)目前已成為我國規(guī)模最大的產(chǎn)業(yè)門類之一。近年來隨著國內(nèi)機(jī)械制造行業(yè),通訊電子,精密儀器、汽車和造船等行業(yè)的逐步興起,也帶動(dòng)鈑金加工行業(yè)的快速發(fā)展。目前國內(nèi)在經(jīng)濟(jì)發(fā)展較快的地區(qū)和制造業(yè)發(fā)達(dá)地區(qū)都出現(xiàn)了鈑金行業(yè)集群;在珠江三角洲,長江三角洲,和環(huán)渤海經(jīng)濟(jì)區(qū),都出現(xiàn)了規(guī)模龐大的產(chǎn)業(yè)集群,已經(jīng)形成了當(dāng)?shù)氐囊粋€(gè)產(chǎn)業(yè)鏈。
鈑金加工行業(yè)目前普遍引入了加工配送的理念,采用原材料采購-切割(沖裁)下料-折彎成形-焊接-打磨-噴涂-包裝-配送一體化服務(wù),免去了制造企業(yè)采購原材料、運(yùn)輸?shù)确彪s程序,從而使制造企業(yè)更加專注于新技術(shù)的開發(fā)和市場動(dòng)向的研究,從而反過來推動(dòng)了制造行業(yè)的發(fā)展。
鈑金行業(yè)現(xiàn)狀和面臨的問題
目前鈑金加工行業(yè)處于加快發(fā)展時(shí)期,通過引進(jìn)國內(nèi)外高技術(shù)柔性鈑金加工裝備,比如激光切割機(jī),數(shù)控沖床和高精度折彎機(jī),行業(yè)技術(shù)水平較幾年前已經(jīng)明顯提高。但是,作為鈑金加工無法避免的一個(gè)環(huán)節(jié) - 焊接,普遍還是采用氬弧焊和氣保焊,由于焊接時(shí)熱輸入量很大,容易導(dǎo)致工件變形,無法滿足高精度要求的產(chǎn)品;一般需要打磨等后處理工藝,耗時(shí)耗力,隨著人工成本日益高漲,打磨的成本已經(jīng)成為必須要控制的環(huán)節(jié);工作環(huán)境中產(chǎn)生粉塵對(duì)人的身體有一定傷害,也使得工人望而生畏不能在這一崗位長期工作,特別是90后的年輕人不愿意學(xué)鈑金工,未來幾年鈑金行業(yè)將面臨人才短缺的危機(jī)。一個(gè)典型的鈑金加工廠,花在焊接和打磨上的工時(shí)占到所有工時(shí)的50%~70%,鈑金行業(yè)需要提高工藝水平,降低生產(chǎn)成本,吸引人才,提高企業(yè)競爭力,必須要從根本上改善焊接工藝。目前在鈑金行業(yè)比較發(fā)達(dá)的德國等國家,自動(dòng)化激光焊接工藝已經(jīng)被普遍采用。
激光焊接的特點(diǎn)和優(yōu)勢
激光焊接作為一種高質(zhì)量、高精度、低變形、高
效率和高速度的焊接方法,日益受到人們的關(guān)注. 目前已經(jīng)廣泛應(yīng)用在汽車,鋼鐵,電子,船舶制造等各個(gè)行業(yè)。 激光焊接主要有以下幾個(gè)特點(diǎn):
1、激光焊接熱輸入量少,熱影響區(qū)域較小,不容易引起變形,可進(jìn)行精密加工;
2、焊點(diǎn)小,焊縫窄,整齊美觀,焊后無需處理或只需簡單處理工序,大大降低了后處理工序,提高工作效率和成功率。
3 焊接速度快,提高生產(chǎn)效率;
4、激光通過光纖傳導(dǎo),激光焊接過程易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化焊接,重復(fù)性好,降低人為因素導(dǎo)致的誤差。
5. 一臺(tái)激光器支持多路輸出行程激光網(wǎng)絡(luò),提高激光器的駕動(dòng)率和生產(chǎn)效率,如圖一所示。#p#分頁標(biāo)題#e#
圖一:通快激光網(wǎng)絡(luò)提高激光器駕動(dòng)率
適用于鈑金加工的激光器
目前用于材料加工的激光器種類有二氧化碳激光器,燈泵浦YAG激光器,碟片激光器,光纖激光器和直接二極管激光器。沒有任何一種激光器能夠勝任所有材料加工,需要根據(jù)具體的加工要求選擇合適的激光器。如圖二所示,不同的激光應(yīng)用對(duì)于激光功率和光束質(zhì)量的要求各不相同:
圖二:不同的激光加工:對(duì)光束質(zhì)量/功率的要求不同
對(duì)于鈑金的激光焊接主要有兩種方式:遠(yuǎn)程掃描焊接和傳統(tǒng)焊接。遠(yuǎn)程掃描焊接通過機(jī)器人帶動(dòng)振鏡頭在工件上方移動(dòng),而激光束運(yùn)動(dòng)是通過振鏡掃描來完成。工作距離遠(yuǎn),需要較高的光束質(zhì)量。
遠(yuǎn)程掃描焊接焊接效率高,適用于大規(guī)模生產(chǎn),目前在汽車鈑金行業(yè)應(yīng)用非常廣泛,所使用的激光器主要是通快公司的4kW~6kW的碟片式激光器,光束質(zhì)量為8mm*mrad. (圖三)
但是對(duì)于主要為機(jī)械制造配套的鈑金加工來說,往往面臨數(shù)量少,樣式多,結(jié)構(gòu)復(fù)雜的特點(diǎn),則還是要采用常規(guī)的激光焊接方式-機(jī)器人帶動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)聚焦鏡頭,光束運(yùn)動(dòng)通過機(jī)器人運(yùn)動(dòng)來實(shí)現(xiàn)。如圖四所示。采用這種方式焊接不銹鋼,采用惰性氣體(一般為氬氣或氮?dú)猓┍Wo(hù)進(jìn)行熱傳導(dǎo)焊接,可以得到非常光亮的焊接表面,一般情況下不需要打磨等后續(xù)環(huán)節(jié)。對(duì)于常規(guī)焊接,采用標(biāo)準(zhǔn)聚焦鏡頭,并不需要很好的光束質(zhì)量,目前最理想的用于常規(guī)激光焊接的激光器是直接二極管激光器。通快公司的2kW直接二極管激光器TruDiode2006光束質(zhì)量為30mm*mrad,插頭效率接近40%,二極管模塊采用被動(dòng)冷卻方式,已經(jīng)不再是消耗品。目前在國內(nèi)外TruDiode激光器已經(jīng)成功應(yīng)用于鈑金件的三維焊接。
圖三:通快4kW碟片式激光器用于遠(yuǎn)程掃描焊接
#p#分頁標(biāo)題#e#
圖四:通快直接二極管激光器TruDiode用于常規(guī)焊接
激光焊接用于鈑金加工的成本效益分析
激光焊接工藝的初期投資成本較高。 激光焊接應(yīng)用于高度自動(dòng)化,大規(guī)模量產(chǎn)的行業(yè)已經(jīng)證明是非常成功的,能夠大大提高生產(chǎn)效率,提升產(chǎn)品質(zhì)量并降低單件成本。但是,在中小規(guī)模的鈑金加工企業(yè),由于經(jīng)常面對(duì)的情況是款式多,數(shù)量少,很多人擔(dān)心成本效益的問題,所以大多數(shù)人還是采用氬弧焊的方式。從運(yùn)行成本來說,氬弧焊的具有較低的夾具費(fèi)用和操作費(fèi)用,但是后續(xù)打磨需要大量工時(shí)。隨著中國沿海地區(qū)逐步告別低勞動(dòng)成本時(shí)代,打磨環(huán)節(jié)的費(fèi)用會(huì)越來越大。實(shí)際上,如果加工的產(chǎn)品數(shù)量達(dá)到一定規(guī)模,激光焊接的成本并不一定比氬弧焊成本高。下面就以圖五所示的樣品計(jì)算氬弧焊和激光焊的成本。
圖五:不銹鋼樣品:氬弧焊和激光焊
表一:不同批量的產(chǎn)品用于氬弧焊和激光焊成本比較
|
氬弧焊 |
激光焊(TruDiode2006) |
||||
焊接夾具費(fèi)用 [¥] |
500.00 |
2000.00 |
||||
一次編程費(fèi)用 [¥] |
0.00 |
1000.00 |
||||
準(zhǔn)備時(shí)間 [min] |
5.00 |
15.00 |
||||
焊接時(shí)間 [min] |
15.00 |
2.00 |
||||
打磨時(shí)間 [min] |
30.00 |
0.00 |
||||
打磨材料費(fèi)用 [¥/pc] |
1.00 |
0.00 |
||||
批量 |
10.00 |
50.00 |
100.00 |
10.00 |
50.00 |
100.00 |
單件產(chǎn)品總耗時(shí) [min] |
45.50 |
45.10 |
45.05 |
3.50 |
2.30 |
2.15 |
焊接設(shè)備每小時(shí)費(fèi)用 [¥] |
30.00 |
70.00 |
||||
人工每小時(shí)費(fèi)用 [¥] |
40.00 |
40.00 |
||||
單件產(chǎn)品總費(fèi)用 [¥] |
54.08 |
53.62 |
53.56 |
106.42 |
24.22 |
13.94 |
單件產(chǎn)品總費(fèi)用(含夾具)[¥] |
104.08 |
63.62 |
58.56 |
306.42 |
64.22 |
33.94 |
從表一中的計(jì)算可以看出,當(dāng)同一工件的數(shù)量超過50件時(shí),激光焊接的單件成本低于氬弧焊的單件成本。
結(jié)語
目前鈑金加工行業(yè)處于加快發(fā)展的時(shí)期,各企業(yè)面臨提升技術(shù)水平和產(chǎn)品工藝,提高生產(chǎn)效率的課題。焊接工藝作為鈑金加工中重要的環(huán)節(jié),已經(jīng)成為制約鈑金加工業(yè)發(fā)展的瓶頸。采用激光焊接工藝,能夠極大改善產(chǎn)品焊接質(zhì)量,提高生產(chǎn)效率并且降低成本,是增強(qiáng)鈑金加工企業(yè)競爭力的利器。
轉(zhuǎn)載請(qǐng)注明出處。