激光焊接加工作為一種高效精密的焊接方式,相比傳統(tǒng)的焊接工藝,具有單位熱輸入量少、熱變形小、焊縫深寬比大、焊接速度高、焊縫強(qiáng)度普遍高于母材等優(yōu)點(diǎn),廣泛應(yīng)用于航天、汽車等工業(yè)領(lǐng)域。

隨著激光焊接技術(shù)和自動(dòng)控制技術(shù)、機(jī)器人技術(shù)的結(jié)合,現(xiàn)已廣泛地用于車身底板、側(cè)圍車架、車頂、車門及車身總成等部分和車身大型覆蓋件的焊裝中,成為車身裝配時(shí)的主要工藝手段。

1. 常州激光焊接加工系統(tǒng)組成

激光焊接系統(tǒng)主要由激光源、激光工作頭、冷卻系統(tǒng)、激光房、機(jī)器人、PLC、送絲系統(tǒng)、激光焊接加工質(zhì)量檢測(cè)單元及激光功率檢測(cè)等組成。

(1)激光源。激光源即激光發(fā)生器,是激光焊接系統(tǒng)的熱源供應(yīng)。一臺(tái)紅寶石激光器問(wèn)世以來(lái),現(xiàn)在市場(chǎng)上已經(jīng)有多種激光發(fā)生器,且光束質(zhì)量也得到不斷提高,為激光加工技術(shù)的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。

(2)激光工作頭。激光工作頭是指激光加工工具,不同的激光加工工藝對(duì)應(yīng)不同的激光加工工具。

(3)冷卻系統(tǒng)。由于激光的發(fā)生無(wú)法避免散發(fā)大量熱量,為保證激光源正常工作,需要使用冷卻系統(tǒng)來(lái)保證激光源溫度恒定。

(4)激光房。激光對(duì)眼睛與皮膚傷害較大,因此激光焊接需要在一個(gè)密閉空間激光房里進(jìn)行,并搭建完整有效的安全機(jī)制。激光房?jī)?nèi)安裝有監(jiān)控系統(tǒng),用于監(jiān)控激光焊接設(shè)備工作狀態(tài)。

(5)機(jī)器人。機(jī)器人作為焊接工作的執(zhí)行裝置,與激光工作頭、激光源等其他設(shè)備通訊,控制、配合下屬設(shè)備完成焊接工作。

(6)PLC。它是工作站的總指揮官,控制工裝夾具、各種信號(hào)、工作順序等。

(7)送絲系統(tǒng)。激光熔絲焊接需要送絲系統(tǒng),一般送絲系統(tǒng)由控制單元、絲桶、主送絲管、伺服驅(qū)動(dòng)單元組成。

(8)激光焊質(zhì)量檢測(cè)系統(tǒng)?？筛咝z測(cè)激光焊焊接質(zhì)量,分為在線檢測(cè)及離線檢測(cè)。在線檢測(cè)系統(tǒng)是指在激光焊焊接過(guò)程中進(jìn)行的檢測(cè),一般檢測(cè)焊接強(qiáng)度或記錄焊接過(guò)程中焊接錄像及各參數(shù)變動(dòng)。離線檢測(cè)一般用于檢測(cè)焊縫外觀焊接質(zhì)量。

(9)激光功率檢測(cè)系統(tǒng)(PMM)。用于測(cè)量激光功率大小。激光工作頭上安裝有壓縮空氣噴氣口來(lái)減少在激光焊接過(guò)程中飛濺、焊塵等在保護(hù)鏡片上的附著,但長(zhǎng)期工作無(wú)法避免保護(hù)鏡片的污染。

保護(hù)鏡片的污染會(huì)降低激光出光功率,影響焊接質(zhì)量,甚至燒毀保護(hù)鏡片。北京奔馳采用的激光功率測(cè)量系統(tǒng),每加工一定數(shù)量的工件測(cè)量一次功率,提醒工作人員及時(shí)檢查更換保護(hù)鏡片。

(10)壓縮空氣單元。一般激光焊接頭都會(huì)配有壓縮空氣吹氣裝置,以減少焊塵對(duì)鏡片的附著。

2. 常用的激光焊接技術(shù)及應(yīng)用

白車身上常用的激光焊接加工技術(shù)有激光飛行焊、激光釬焊、激光熔焊。

2.1 激光飛行焊

激光飛行焊即激光機(jī)器人的掃描焊接,機(jī)器人攜帶的激光工作頭通過(guò)振鏡高速掃描,在不接觸工件的情況下完成高速焊接。

在汽車白車身裝焊車間,激光飛行焊常用于連接兩搭接板。與傳統(tǒng)電阻焊相比,激光飛行焊具有工件變形小、減輕車身質(zhì)量、速度快、強(qiáng)度高、節(jié)省耗材、設(shè)備穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn)。