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1.介紹
        激光焊接是利用極高的能量密度的激光束熔合材料，具有焊接速度快、強度高、焊縫窄、熱影響區(qū)小，并且工件變形量小，后續(xù)處理工作量少，靈活性高等優(yōu)點。激光焊接不僅能焊接常見的碳鋼和不銹鋼，還能焊接使用傳統(tǒng)焊接難以焊接的材料，如結構鋼，鋁，銅等金屬，且能夠焊接各種形式的焊縫。

圖一：適于激光焊接的焊縫類型
 

       現代鈑金制造對焊接強度和外觀效果等質量的要求越來越高，尤其是高附加值的且對焊接質量要求極高的部件，可以無需后續(xù)加工或者極少后續(xù)加工的方式來完成。而傳統(tǒng)的焊接手段，由于極大的熱量輸入，不可避免的會帶來工件扭曲變形等問題。為了彌補工件變形這個問題，需要大量的后續(xù)加工手段，從而導致費用的上升。而激光焊接具有最小的熱輸入量，因此帶來極小的熱影響區(qū)，顯著提高焊接產品品質的同時，減少了后續(xù)工作量的時間。另外，由于焊接速度快和焊接深寬比大，能夠極大的提高焊接效率和穩(wěn)定性。因此激光焊接在鈑金制造中的應用越來越普遍。

圖二：激光焊接在鈑金制造中的一些實例

2. 激光焊接：合二為一的工具
        現代鈑金制造中，不同產品對焊接強度和外觀效果等質量的要求是有區(qū)別的。比如電梯、廚具、食品設備的外觀件，需要非常美觀、光滑、無變形的焊接效果。而一些內部結構件或者是后續(xù)需要噴涂的零件，則對焊接強度和焊接速度有較高的要求。而這恰恰能夠體現出激光焊接的優(yōu)勢，因為激光焊接既可以實現焊縫美觀的熱傳導焊接，也可以實現高焊接強度、高焊接速度的深熔焊。
 

圖三：激光焊接可實現深熔焊和熱導焊

       熱傳導焊接需要較低的激光能量密度和較低的焊接速度，但是卻能夠得到非常美觀的焊接表面效果。于此相反，深熔焊接則需要較高的激光能量密度，但能夠得到很高的焊接強度和較高的焊接速度。

       作為全球最大的激光器制造商，TRUMPF還提供可以實現深熔焊和熱導焊的激光焊接頭。該焊接頭通過調整激光功率密度，可以在熱導焊和深熔焊間自動切換，以便達到理想的外觀效果和焊接強度。它不僅可以實現無焊絲的激光焊接，從而發(fā)揮激光高速焊接的優(yōu)勢。當然，也可以很好的使用冷送絲焊接功能，適用于在接頭縫隙過大，或者對于焊接區(qū)域金相結構有特殊要求的情況。通快焊接頭和碟片激光器可以輕松地集成在國內機器人激光焊接系統(tǒng)中，滿足大多數中國鈑金制造用戶對于激光設備的高質量、低成本的要求。
 

3 現代鈑金生產流程
       由于激光焊接時熱輸入極低，焊接后的變形量很小，且能夠得到非常美觀的焊接表面效果，故焊接的后續(xù)處理很少，可以大大削減或者取消龐大的拋光和整平工序上的人工。而這在人工成本不斷上升的今天，尤其具有現實意義。激光焊接是在密閉的安全防護罩內進行的，并配有自動抽塵裝置，在保證員工的健康和安全的同時，也能保持廠房內干凈整潔的工作環(huán)境。典型的現代鈑金生產工序流程如下圖所示。通快提供現代鈑金生產工序所需的設計、激光切割、沖壓、折彎、激光焊接、激光標刻、自動化料庫等整套的解決方案，并通過生產管理軟件統(tǒng)一管理各個設備，最大程度地提高生產的自動化程度。
 

圖四：現代鈑金生產流程

4. 如何優(yōu)化你的鈑金生產流程：采用適于激光焊接的友好設計

       相對傳統(tǒng)焊接，激光焊接的優(yōu)勢是很明顯的，但同時激光焊接對工件的前道加工精度及工裝夾具的要求也比較高。要最大程度地發(fā)揮激光焊接的優(yōu)勢，降低生產成本并提供生產效率，需要優(yōu)化產品設計、激光切割、沖壓、折彎和激光焊接等整個鈑金生產工藝。

        在實際的生產中可以發(fā)現，使用激光焊接技術的鈑金產品的成本主要不是由激光焊接工序決定的。實際的生產經驗證明，鈑金產品70%的成本是由產品設計決定的。要降低生產成本，提高焊接效率，首先需要從產品設計入手。在初期產品設計時考慮到激光焊接對工件的要求，比如，減少生產中的折彎工序、盡量采用激光切割板材、采用自定位設計等等，會讓激光焊接程序和夾具變得很簡單，從而達到降低成本，提高效率的目標。
 

圖五：激光焊接鈑金工件的設計思路

       在激光焊接前使用通快沖床的EasyJoin技術，可以在板材結合處沖出定位孔/齒。這樣裝夾時由定位孔/齒的輔助下，焊接夾具可以變得簡單，且在激光焊接后不留痕跡，從而獲得高質量焊縫。

圖六：適于激光焊接的角部焊縫設計

       對于如何設計鈑金產品，達到滿足激光焊接的要求，獲得最佳的焊接效果并降低成本，通快提供全面的技術咨詢和培訓。此外，通快還在太倉市的工廠內設立了專門的激光加工工藝中心，可以在項目初期為國內用戶提供產品的激光焊接可行性測試。

 
圖七 ：通快中國太倉工藝中心的激光焊接系統(tǒng)樣機，配有6.6千瓦TruDisk碟片激光器

5.激光焊接鈑金產品的優(yōu)化分析
        下面是一個實際案例，這家公司每年要生產1000件這樣的鋁合金產品。在采用傳統(tǒng)焊接方式進行加工后，需要大量的拋光工序。拋光每個產品的成本約5歐元。
采用激光焊接技術后，增加的激光設備運行成本和夾具約3500歐元，但卻節(jié)省了高額的拋光成本；每件產品的總加工時間降低了73%，單件產品的成本降低了40%。
 

圖八：激光焊接和傳統(tǒng)焊接的對比，以及激光焊接夾具

     考慮到激光焊接夾具的投入和前期的準備時間（如編程，焊接工藝調試）是一次性的，對于更大批量的產品，采用激光焊接更加經濟。

6. 總結
     激光焊接應用于鈑金生產已經多年，隨著近年控制技術和激光技術的不斷進步，激光焊接的使用也越來越簡單容易。如何發(fā)揮激光焊接在鈑金生產中的優(yōu)勢，需要具有掌控全局的眼光，優(yōu)化整個產品制造流程。采用適于激光焊接的友好設計，將是獲得美觀焊接表面效果，提高生產效率，降低生產成本的關鍵。

（本文作者： 王錦軍       通快（中國）有限公司 ）