激光焊接設(shè)備在鈑金加工中的應(yīng)用

文/沈金鵬·蘇州市鐳極激光技術(shù)有限公司

近年來(lái)，激光焊接在市場(chǎng)上走勢(shì)火爆，得益于鈑金焊接工藝的升級(jí)突破?，F(xiàn)如今，焊接人工、打磨人工成本偏高，而且這些崗位人員非常急缺，再加上國(guó)內(nèi)激光焊接在大環(huán)境下設(shè)備集成商的上游如光源、槍頭系統(tǒng)等大幅度的降價(jià)，導(dǎo)致設(shè)備的價(jià)格會(huì)更加親民，更多的鈑金企業(yè)也能花很小的投入帶來(lái)設(shè)備的升級(jí)換代，這些都是導(dǎo)致激光焊接在市場(chǎng)火爆的重要原因。

激光焊接設(shè)備的特點(diǎn)及優(yōu)勢(shì)

手持式激光焊接設(shè)備和自動(dòng)化激光焊接設(shè)備在鈑金中的應(yīng)用比較普遍，大部分鈑金企業(yè)加工材料大多為薄板或中厚板，材料多以冷板、鍍鋅板、不銹鋼板、鋁板為主，而手持式激光焊接設(shè)備是鈑金企業(yè)更快上手的一種激光焊接設(shè)備，如圖1 所示，屬于入門級(jí)產(chǎn)品，對(duì)操作人員技能水平要求不高，只需普通焊接工人即可，不需要有經(jīng)驗(yàn)的老師傅即可完成操作。與傳統(tǒng)的氬弧焊、氣保焊相比，焊接速度快，變形可控、成形漂亮；如果沒(méi)有特殊要求，基本可以做到焊后不打磨或者輕微打磨處理即可。

圖1 手持式激光焊接設(shè)備

過(guò)去業(yè)內(nèi)人士普遍認(rèn)為只有高大上的加工需求才可以用得上激光焊接，現(xiàn)在，隨著技術(shù)的發(fā)展，激光焊接正在拓展到新的市場(chǎng)領(lǐng)域，包括金屬柵欄、衛(wèi)浴件、機(jī)箱、機(jī)柜、櫥柜、護(hù)欄等產(chǎn)品的焊接，這類焊接往往不規(guī)則，多品種小批量，不需要夾具就可以進(jìn)行焊接，而手持式激光焊接正是這樣細(xì)分市場(chǎng)的一把利器。

激光焊接首推的一款設(shè)備就是手持式激光焊設(shè)備。第一代手持式激光焊設(shè)備不帶填絲裝置，焊接時(shí)對(duì)鈑金產(chǎn)品的工藝設(shè)計(jì)、下料精度以及折彎精度要求非常高，通過(guò)鈑金工廠多次測(cè)試后推出帶填絲裝置，這樣對(duì)大多數(shù)鈑金產(chǎn)品的焊接適應(yīng)性更好，縫隙可以通過(guò)填絲補(bǔ)償，另外填絲焊接后通過(guò)打磨可以解決焊縫不平整問(wèn)題。焊接時(shí)是否填絲需要根據(jù)客戶的需求去選擇，填絲功能在設(shè)備上可以自由切換，操作非常方便。

激光焊接應(yīng)用分析

箱體零件優(yōu)化前后展開(kāi)圖如圖2 所示。優(yōu)化后，減少材料成本，提高材料利用率，節(jié)省材料300mm×300mm×4；減少了左右折彎2 刀，增加了左右2 段600mm 的焊縫焊接，也就是1min 的焊接成本。以板厚1.5mm 的SUS304、A5052、SGCC 三種材料為例，優(yōu)化后可節(jié)約的費(fèi)用見(jiàn)表1，此費(fèi)用未考慮焊后打磨的費(fèi)用。

表1 箱體展開(kāi)優(yōu)化后節(jié)約費(fèi)用表

圖2 箱體展開(kāi)圖

通過(guò)比較，節(jié)省的費(fèi)用還是很可觀的，批量生產(chǎn)整板的利用率也是很明顯的。就節(jié)省的費(fèi)用對(duì)于手持式激光焊接設(shè)備的成本來(lái)說(shuō)，基本上可以忽略不計(jì)。

激光焊接設(shè)備使用存在的問(wèn)題

通常手持式激光焊接設(shè)備要想用好，提高設(shè)備稼動(dòng)率，與公司的生產(chǎn)設(shè)備管理、操作人員的設(shè)備使用習(xí)慣、職業(yè)素養(yǎng)是密不可分的。通過(guò)市場(chǎng)調(diào)研，目前手持式激光焊接設(shè)備的穩(wěn)定性還是可以接受的，光源、槍頭、冷水機(jī)三大部件也很成熟，大部分的問(wèn)題在于操作使用方面。由于設(shè)備使用沒(méi)有固定人員，使用管理比較混亂，設(shè)備維護(hù)保養(yǎng)不及時(shí)以及操作人員的技能培訓(xùn)不到位等原因，就會(huì)造成設(shè)備故障率提高，特別是設(shè)備的槍頭光學(xué)部件、槍頭最前面的保護(hù)鏡片損壞后如果不及時(shí)更換就會(huì)導(dǎo)致后面的聚集、反射、準(zhǔn)直鏡片等損壞，甚至?xí)p壞光源的晶體。這些損壞后再次產(chǎn)生的成本也是鈑金企業(yè)生產(chǎn)設(shè)備管理必須重要關(guān)注的一點(diǎn)，同時(shí)對(duì)于操作人員的職業(yè)素養(yǎng)和技能培訓(xùn)也是很多鈑金企業(yè)急需改善和提高的地方。

激光焊接設(shè)備的選擇

手持式激光焊接設(shè)備主要應(yīng)用于多品種小批量薄板鈑金件的焊接，用戶可根據(jù)產(chǎn)品材料厚度、產(chǎn)品焊接要求去選擇設(shè)備功率。對(duì)于大批量生產(chǎn)的鈑金件的焊接，就需要根據(jù)客戶的訂單量、材料厚度、產(chǎn)品的焊接結(jié)構(gòu)、焊縫長(zhǎng)度、焊接熔深要求、焊接前的拼接一致性等參數(shù)去選擇適合的自動(dòng)化激光焊接設(shè)備。自動(dòng)化激光焊接設(shè)備對(duì)于產(chǎn)品的拼接一致性要求比較高，要從工藝設(shè)計(jì)、下料以及折彎精度等方面去綜合考慮。

自動(dòng)化激光焊接優(yōu)勢(shì)在于焊接后的一致性很好，焊后成形一致、漂亮，由于激光焊接速度快，焊接變形量可控，加上工裝治具后焊接效果會(huì)更佳。有些產(chǎn)品部分適合自動(dòng)化焊接、部分需要手工焊接，這就需要機(jī)器人去解決大部分自動(dòng)化焊接工作量，機(jī)器人焊接不到的位置需要手工焊接。目前自動(dòng)化激光焊接技術(shù)也很成熟，可以通過(guò)焊接頭光斑雙擺去適應(yīng)焊縫，也可以選配焊縫跟蹤器做到焊縫補(bǔ)償，還可以增加送絲裝置，增加第七軸地軌、變位機(jī)等。激光焊送絲裝置如圖3 所示。

圖3 激光焊送絲裝置

自動(dòng)化激光焊對(duì)于長(zhǎng)焊縫的焊接優(yōu)勢(shì)突出，但對(duì)于特別復(fù)雜或者結(jié)構(gòu)緊湊的鈑金件來(lái)說(shuō)還是比較困難，這就需要技術(shù)人員前期評(píng)估，是否可以更換新的工藝全部由機(jī)器人焊接或者采用“機(jī)器人+人工”焊接的方式完成。

相比機(jī)器人氬弧焊、機(jī)器人CO2保護(hù)焊的成本來(lái)說(shuō)，自動(dòng)化激光焊接設(shè)備成本偏高，其優(yōu)勢(shì)在于速度快、成形漂亮、變形可控、后期的打磨工作量減少。在鈑金件焊接過(guò)程中這幾類設(shè)備各有優(yōu)勢(shì)，不存在相互取代的問(wèn)題，最終需要根據(jù)用戶的需求去選擇。

激光焊接的安全問(wèn)題也是我們一直關(guān)注的，在使用激光焊接設(shè)備時(shí)，一定要注意安全，激光焊接的安全級(jí)別屬于4 級(jí)，對(duì)皮膚、眼睛都可能造成不可逆的傷害，因此在使用時(shí)要特別注意防護(hù)，絕不能掉以輕心。

結(jié)束語(yǔ)

過(guò)去的三年，疫情反復(fù)使鈑金企業(yè)乃至整個(gè)制造行業(yè)進(jìn)入了寒冬，鈑金行業(yè)要去適應(yīng)、要去生存，就必須去練內(nèi)功，要從人工成本、產(chǎn)品質(zhì)量上下功夫，只有這樣才能在目前的困難時(shí)期堅(jiān)持并能生存下來(lái)，通過(guò)工廠內(nèi)部的生產(chǎn)精益管理、人員的崗位細(xì)分及整體素質(zhì)提升培訓(xùn)等幾方面讓鈑金企業(yè)走得更穩(wěn)、更遠(yuǎn)。