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华工激光万瓦光纤激光器工艺加工中心全面建成

2012-06-01 返回列表

     2012年第一季度,华工激光万瓦光纤激光工艺设备首次实现了功能性运行。这标志着国内最先进的万瓦光纤激光器工艺加工应用平台全面建成。该加工中心是由华工激光法利莱公司根据华工科技激光工艺中心建设思想,在激光公司的大力支持下,充分考虑项目实施的可行性、经济型、可靠性和可操作性,进行研发设计和实施的。该加工中心首次实现了在一个平台上开展多种激光加工技术的基础工艺研究,涵盖激光切割、激光钎焊及激光电弧复合焊、激光熔覆、激光扫描焊等主流激光加工技术。

     万瓦光纤激光器工艺加工中心采用IPG10000w激光器作为激光源,使用分光技术将激光源通过四根不同芯径的光纤分配到四个加工工位——激光切割工位、激光钎焊及MIG焊工位、激光熔覆工位、激光扫描焊工位。所有加工工作全部由一台带附加轴的六轴机器人来完成。工作时,机器人到各工位通过快换装置加载相应的加工头,并在该工位完成相应的加工工作。

     1. 激光切割工位

     采用德国Precitec公司的YRC三维切割头,其特点是快速响应高度传感器及集成高度适应技术的应用,使得即使在复杂形状零件的切割中,也能保证高速焊接下焊接质量的稳定。另外,全封闭的光路系统也使得光学镜片的寿命大大延长。该工位可进行三维激光切割的工艺研究,YRC切割头在复杂结构零件的切割中的优势为汽车零部件的切割技术的研究提供了良好的平台,其高速焊接和长寿命的光学器件配置特点也能适应高强度快节奏的工业生产。

 

     2. 激光钎焊及激光电弧复合焊工位

     该工位配置HIGHYAG PDT-B钎焊头和伊萨送丝机,可实现激光钎焊和激光电弧复合焊。PDT-B焊接头带有焊缝跟踪系统和自动对焦系统。该焊接头的旋转臂能在360°范围内旋转,能实现在基准位置±10°范围内的焊缝跟踪,能保证即使在复杂形状的零件的焊接中,激光光斑和焊丝也能跟随焊缝路径的变化。自动对焦系统使得光斑大小和焊接位置同步,以保证稳定的焊接质量。

     激光钎焊可实现激光点焊无法获得的连续密封的焊缝以及更高的焊缝强度,钎焊不熔化母材的特性也使得焊件不变形,在工业生产对外形要求较高的位置的焊接中,比如汽车顶盖的焊接、汽车行李箱后盖的焊接等,有着无可比拟的优势。

     激光电弧复合焊是将物理性质、能量传输机制截然不同的两种热源复合在一起,同时作用于同一加工位置,既充分发挥了两种热源各自的优势,又相互弥补了各自的不足,从而形成了一种全新高效的热源。激光电弧复合焊相对于激光焊,能增大零件装配间隙,增大熔深,提高焊接速度,并且增加了焊丝可以改善焊缝金属的微观组织性能,提高焊缝质量。复合焊在厚板的焊接以及高反射金属材料的焊接中的优势使得它在造船业、汽车工业、核工业、管道及油罐制造业中有着广泛的应用。

 

     3. 激光熔覆工位

     采用德国Precitec公司的YC50熔覆头,该光头采用模块式结构,可以配置为好几个版本,能用于不同的机械结构和喷镀应用(熔覆焊接)。从基本的激光头配置到带有完善监控功能的喷镀系统,任何设置都是可以进行的。

     激光熔覆技术是一项新兴的零件加工于表面改性技术。具有较低稀释率、热影响区小、与基面形成冶金结合、熔覆件扭曲变形比较小、过程易于实现自动化等优点。激光熔覆技术应用到表面处理上,可以极大提高零件表面的硬度、耐磨性、耐腐蚀、耐疲劳等机械性能,可以极大提高材料的使用寿命。同时,还可以用于废品件的处理,大量节约加工成本。激光熔覆技术还可以应用到快速制造金属零件领域,所需设备少,可以减少工件制造工序,节约成本,提高零件质量,广泛应用于航空、军事、石油、化工、医疗器械等多个领域。

 

     4.激光扫描焊工位

     法利莱与德国ROFIN公司合作,以工艺中心为平台,合作开发飞行焊接的应用。采用SWS扫描焊接头,配合ROFIN公司的四千瓦光纤激光器、ABB机械手。该焊接头可以在两种模式下工作:一是静态模式,机械手在焊接位置停顿,焊接头在可扫描范围内进行焊接。二是飞行模式,焊接头控制柜读出机械手的运动轨迹,根据机械手的运动速度和坐标,计算出正确的扫描图形。

     远程扫描焊接是目前最为高效的焊接技术,它的关键优势是通过高速光束扫描降低了定位时间。其中,飞行模式可以消除机器人移动定位的时间,大大缩小激光焊接时间的占空比。

     远程激光焊接已经正在成为一种替代传统汽车白车身应用中电阻点焊的一种手段。相对于传统电阻点焊,远程激光扫描焊接技术发挥了单侧、非接触式激光焊接带来的技术和经济优势,并将其与高速扫描镜片带来的优势相结合,大大缩短了焊接时间,在整个焊接流程中增加了总生产效率。除了高生产率,扫描焊还有高柔性的特点。通过焊缝形状、焊接位置等的优化,可达到优化结构和工装夹具、工艺等设计,从而降低材料成本,减少设备占地面积,最终增加企业效益。

 

 

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