現(xiàn)代工業(yè)生產對生產效率及質量的要求越來越高,激光焊接以其高速高效的優(yōu)勢,在多個行業(yè)中得到充分的應用,并不斷的發(fā)展。近年來,激光掃描焊接的出現(xiàn)使得工業(yè)生產效率大大提高。激光掃描焊與傳統(tǒng)的激光焊接主要區(qū)別是激光束定位方法不一樣,掃描焊技術通過激光束入射到掃描振鏡的X,Y軸兩個反射鏡上,計算機控制反射鏡的角度,實現(xiàn)激光束的任意偏轉,使具有一定功率密度的激光聚焦在加工工件表面的不同位置,實現(xiàn)焊接功能,同時負透鏡的線性移動,使焦點位置在Z方向上具有一定的調節(jié)范圍,激光掃描焊接的原理如下圖所示。
由于聚焦鏡聚焦距離長,反射鏡小角度偏轉即可實現(xiàn)激光束在焊點(縫)之間可快速切換,其定位時間幾乎為零。在國外,激光掃描焊接一般以長焦距、大掃描范圍和高度靈活的激光束偏移為主要優(yōu)點,其可以利用500 mm或更長的焦距,掃描焊接范圍一般超過1 m,因此國外也將掃描焊接系統(tǒng)稱為遠程焊接系統(tǒng)(Remote Welding System, RWS),更長的工作距離可以大幅降低激光污染。國外目前也將機械手與掃描焊接技術配合,稱作robscan welding,利用機械手多個自由度的靈活移動,可以將振鏡掃描頭定位到任意一點和任意的角度,針對大零件、復雜曲面零件進行快速的多點焊接,所以也稱作三維激光掃描焊接,該技術被稱之為“飛行加工”(processing-on-the-fly),這是目前最為高效的焊接技術。
華工激光法利萊和ROFIN公司合作,以工藝中心為平臺,合作開發(fā)飛行焊接的應用。ROFIN公司提供4kw光纖激光器與SWS掃描焊接頭,華工激光配備ABB機械手與控制系統(tǒng),進行光機電系統(tǒng)集成。二者強強聯(lián)手進行三維激光遠程焊接工藝的試驗研究,共同探索三維激光遠程焊接系統(tǒng)在工業(yè)中的應用開發(fā)。
該系統(tǒng)掃描最佳范圍為380*380*70mm,在XY平面內距離300mm,定位時間只需要12ms。焊接速度最快可達40米/分鐘。焊接頭焦距為660mm,保護鏡片距離焊接點的距離為472mm,通過2層氣刀保護,以減少焊接飛濺對保護鏡片的影響。SWS焊接頭可以工作在2種模式,一個是靜態(tài)模式,機械手需要在焊接位置停頓,焊接頭在可掃描范圍內進行焊接。一個是飛行模式(On-The-Flying),焊接頭控制柜需要讀出機械手的運動軌跡,根據(jù)機械手的運動速度、坐標,計算出正確的掃描圖形。在機械手運動的同時進行掃描,這對控制和計算提出了更高的要求。
應用掃描焊接可通過改變焊縫形狀及分布來優(yōu)化焊接強度,大大增加了產品設計的靈活性:焊縫形狀可以任意設定,圓形、方形、橢圓等均可;焊縫方向可以任意設定,橫向、縱向、斜向等均可;焊縫分布可以根據(jù)需要任意設定;同時可以優(yōu)化應力分布。通過焊縫形狀、焊接位置等的優(yōu)化,達到優(yōu)化結構和工裝夾具、工藝等設計,從而降低材料成本,減少設備占地面積,最終增加企業(yè)效益。尤其在汽車白車身行業(yè),三維激光遠程焊接以其高生產率、高柔性、減少的占地面積、以及焊接各種不同外形零件的技術和經濟優(yōu)勢,有逐步取代傳統(tǒng)電阻點焊的趨勢。
華工激光與ROFIN共建的三維激光遠程焊接展示平臺正式投入運行后,將著力為企業(yè)提供高效高質量的焊接解決方案。
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