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0431-81702023
激光
大型材料的激光焊接技术

“钣金”这个词让你想起什么?大多数人可能会回答“烤盘”或“挡板”之类。那是因为他们不了解伏能士国际大功率焊接主管 Herbert Staufer 在通快澳大利亚公司位于 Pasching 的生产?#23548;?#20174;事的工作。那里的?#32844;?#38271;达4米,厚200毫米,放在地上有脚踝那么高。伏能士成为?#26149;?#28938;机的领先供应商之一,Staufer对这种材料了如指掌也就不足为奇了。

  他通常以客户的身份前往Pasching,不过最近又成为了联合项目的供应商。Thomas Reiter是Staufer的项目合作伙伴兼客户,负责Pasching的钣金加工,他解释了邀请Staufer参与项目的原因:“我们要焊接这些板材并制成折弯机的机架,这需要非常专业的焊接技术。”为展示?#23548;?#30340;工作情况,两人放下金属板走向了一面?#30097;?#30340;墙,看上去像是没有窗户的生产厂外墙,但显然是在?#23548;?#20869;部。TruDisk 8002碟片激光器就靠在墙上,相比之下显得颇为小巧。

  在墙的另一面,大型激光安全房中的液压系?#36710;?#36215; 20吨的?#32844;?#24182;倾斜至所需的角度。横梁移动到设备上方,伸出装备着?#26149;?#28938;接头的机械?#30452;郟?#32531;缓划过第一列焊缝焊点,使用激光加热材料,然后重头戏就要开始了:激光束和金属活性气体(MAG)电弧焊?#26500;?#21516;作用焊接焊缝。这些焊点深度厚达8毫米,最终可承受高达320吨?#38590;?#21147;。如此?#27426;?#37325;复,使折弯机能够在整个使用寿命期间正常工作。

  在激光?#23458;猓琒taufer和Reiter通过监视器观察着加工过程。Reiter说道:“我们曾经将机架送到外面手工焊接,花费了整整一周!此后,我们决心提高效率。”他很快?#22836;?#29616;激光?#26149;?#28938;是合适的解决方案。“这种焊接工艺要快得多,因为我们只需要一道焊接,不像电弧焊必须一点一点完成。而且我们还能用激光预热材料,自动加工也更容易保证质量。”因此他将这种解决方案作为方案A,为以?#21171;?#19968;,他还准备了方案B——可与传统MAG焊接机器人搭配的自动解决方案。“但方案B需要预热装置和后续的消除应力热处理。”Reiter说道,因此没人想使用方案B。但是方案 A 存在一个巨大的问题,正如Staufer所说:“我们已经交付了一百多个激光?#26149;?#28938;头,但是之前加工过的最厚的板材也只有10毫?#20303;!?

  

  伏能士激光?#26149;?#28938;枪头功率10kW

  两年前,Reiter和Staufer在伏能士的研发实验?#19968;?#36153;了大量时间,一系列显微照片显示,焊件?#22763;?#20986;现了很多细小的裂纹和瑕疵,导致焊缝不可用。他们也曾信心满满,Staufer回忆道:“8千瓦的激光功率能够轻松将材料穿透12毫米,但对于小孔我们完全无法控制。”这种裂纹说明问题在于预热。“使用激光预热?#20445;?#25105;们能够充分控制?#38382;?#20294;是不管怎么调整温度,裂纹都没有一点变化。”

  似乎方案B已成为唯一?#38590;?#25321;,但在一次会议上,通快提出了从根本上调整焊接策略的想法,Reiter笑着回忆道:“也许是因为我们只差一点?#22836;?#24323;方案A了,所以我们?#39318;約海?#25105;们真的需要那么深的焊缝才能实现完美稳定的接口吗?”所以Staufer和他在伏能士的激光专家团队开始逐渐降低焊接深度,达到10毫?#36164;保?#20182;们终于松了一口气,焊缝质量开始?#27426;?#25552;高,“在8毫米的时候我们终于获得了理想的焊?#26377;?#26524;。”Staufer说道。

  有了这次阶段性胜利,项?#23458;?#38431;开始着手解决接下来的问题。Staufer说道:“为优化焊接加工,激光要以正确的角度接触材料,但是机器人不够灵活,不能接触到每个焊点。”所幸Staufer非常清楚该怎样解决这个问题。

  Raimund Geh喜欢这种挑战。他的公司Femitec GmbH位于奥格斯堡附近的格斯特霍芬,专业从事焊接系?#25104;?#35745;。他阐述了自?#33322;?#20915;这个问题的方法:“如果配有激光?#26149;?#28938;头的机械?#30452;?#26080;法接触?#33014;?#28857;,我们可以代替这部分工作。”他的想法是利用一个配有卡盘的变位机。“我们确信这可以让我们在平焊位置进行焊接。”Geh和他的团队开发了一个复杂的仿真系统测试自己的理论,下一步就是投入?#23548;?

  安川?#20998;?#26377;限公司是一家领先的传动技术、工业自动化和机器人制造商,致力于将公司愿景转化为现实。项目管理负责人Otwin Kleinschmidt将手掌倾斜成关键的45度,然后笑着说:“理论很简单,就是变位机加上卡盘装置,只是比较大而已。”

  团队碰到的第一个难题就是要设计出能够承受数?#31181;?#37327;的液压系?#24120;?#20301;置精确?#33014;撩住leinschmidt解释说:“只有这样才能?#36141;?#25509;机器人正?#20040;?#22312;焊接路径上。”另一个难题就是协调机器人和横梁的移动,不过在?#23548;?个月后,一切终于都步入了正轨。

  在Pasching,Staufer和Reiter又开始查看各种机床。他们前面是放在?#20449;?#19978;的工件,起重机正帮助生产工人把钣金放到工作台上合适的位置,整个过程需要两个小时。这听起?#26149;?#22797;杂,但是相对正在加工的部件,这其实已经是非常快速的解决方案了。然后,变位机沿着轨道移动到激光安全房。焊接机器?#21496;?#20301;后,工人移动到安全房的另一端,将下一个机架夹到第二个工作台上。Reiter说:?#23433;?#29992;这个系?#24120;?#25105;们每周能焊接20多个机架。”Staufer也很高兴:“我们已经能够使用这种焊接工艺处理不同的订单了。”


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