激光焊接设备的构成及应用

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激光焊接系统主要用于制造地铁车辆平板类部件的半融透焊接,适用于一个平面基准点的二维和部分三维零部件的焊接,可灵活运用不同的焊接参数,接头形式主要针对搭接、对接,大厚度为5mm。

激光焊是利用高能量的激光脉冲对材料进行局部加热,激光辐射的能量通过传导向材料内部扩散,将材料融化形成熔池。

激光焊接系统的主要部件及功能

(1)主控柜。安装有安全PLC控制器和MPC(主控制器),负责急停链路和安全联锁控制。MPC在主控柜中心,连接所有主要子系统和控制焊接过程。

(2)六轴龙门。KUKA 6轴控制器控制龙门的6自由度动作,提供已有程序的在线路径编程或者修改。

(3)烟尘处理系统。收集焊接过程中的烟尘。

(4)LDD系统。先进的测量传感器,用于测量工件表面高度和焊接熔深。

(5)焊缝跟踪器。用于对接焊的激光跟踪系统,包含一套激光传感器和控制系统。可以探测到对接焊缝的位置并提供关键数据,例如,间隙和错变量。探头有两个装卡位置,即焊接位置和存放位置,通过滑动即可转换。

(6)气动控制面板。这是一个多功能控制柜,控制并分流多路气体到光学焊头、压力轮系统等部件。光学焊头和压力轮的控制接口也安装在这个面板中。

(7)主操作台。提供操作Hybrio™激光焊接系统和焊接区间管理系统所需的人机界面,可供操作者控制所有的焊接功能,包括激光器、机头和LDD的手动操作。

(8)辅操作台。同样提供操作Hybrio™激光焊接系统和焊接区间管理系统所需的人机界面,操作者在操作1号或2号焊接台位时可比较方便。功能和主操作台一样,可供操作者控制所有的焊接功能,包括激光器、机头和LDD的手动操作。

(9)焊接头总成。由含LDD接口的光学头、压紧轮机构、保护气嘴组成,具备直径0.6mm的先导激光束。

(10)通快6kW激光器。提供功率高达4kW的激光束,对应的光束直径为0.3mm。激光束通过一根0.3mm的光纤输出到光学焊头。

(11)通快激光器冷却机。提供激光器、光纤和光学焊头所需的冷却。

(12)空压机。提供压缩气体到气动控制面板。

(13)机头总成。主要由光学头和压紧轮系统构成。

焊接机头有6个自由度,由KUKA运动控制器控制。激光通过光纤传输到龙门上的耦合器,耦合器的输出端再连接到光学焊头的上方。光学焊头的准直镜前方和聚焦镜后方各有一块保护镜片,可有效隔离焊接过程中的烟尘杂物。其中嵌入的故障诊断传感器可用于提示镜片是否过热或者保护镜片是否变脏。这些传感器的状态均接入系统软件,并且可以在焊接过程中持续监测。

机头装备了压紧轮机构,目的是焊接时作用于工件表面消除板间间隙,从而保证焊接品质。压紧轮机构的旋转及锁定动作靠两个气动缸实现,其气动控制部分位于气动控制面板内。气缸装有接近开关来保证运动位置的恒定,压力或者负载调节则是通过气动控制面板内的一个电动压力控制阀控制的。

激光焊接特性及应用,主要针对薄壁材料、精密零件的焊接,可实现点焊、对接焊、搭接焊、密封焊等,深宽比高,焊缝宽度小,热影响区小、变形小,焊接速度快,焊缝平整、美观,质量高,定位精度高,可精确控制,易实现自动化。而且焊后无需打磨处理,人力成本低。目前广泛应用于轨道装备、电子工业、汽车工业和航空发电等领域。  

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文章来源:凌瑞编辑工作室