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关于手持激光焊接的优缺点介绍

发布时间:2020-05-21 15:59:14  浏览次数:

打标、切割和焊接是激光加工中最重要的三大应用。其中激光焊接一直被看好,然而市场需求没有明显增长,仍以白车身焊接为主要应用,直到近几年国内新能源汽车出现爆发性增长,动力电池扩产带动了激光焊接的增长。

焊接可以分为熔化焊、压力焊及钎焊。熔焊是在焊接过程中将工件接口加热至熔化状态,不加压力完成焊接的方法。熔焊时,热源将待焊两工件接口处迅速加热熔化,形成熔池。熔池随热源向前移动,冷却后形成连续焊缝而将两工件连接成为一体。激光焊属于熔化焊的一种。
手持激光焊接机一般由激光器(一般配臵 500-1500W 光纤连续激光器)、冷水机组、控制软件、激光焊接头、光纤等部件组成。配套 1000W 激光器的焊接设备价格在 10 万元左右,配套 1500W 激光器的焊接设备价格在 13 万元左右。
手持激光焊发展时间尚短,应用的领域集中在钣金、机箱、水箱、配电箱等机柜、橱柜厨卫、不锈钢门窗护栏等复杂不规则、不需要夹具的焊接工序,在这些应用场景中取代了传统氩弧焊、电焊在薄不锈钢板、铁板、铝板等金属材料方面的焊接。未来,激光手持焊设备形成标准后,可应用于轨道交通、航空航天、汽车制造等支柱行业。 
 
手持激光焊接的优势:
1、成本节省:节省成本主要通过提高效率、去技能化、减少焊后处理三方面实现:
1)效率。手持激光焊接速度快,比传统焊接快 2-10 倍,一台机器一年至少可以省 2 个焊工; 
2)去技能。操作简单,无需上岗证即可上岗;
3)焊接后的焊缝平滑,减少后续打磨工序。
以氩弧焊为例,氩弧焊需要成熟的焊工,1 个成熟焊工的年人工成本不低于 8 万元,手 持激光焊使用普通的操作工,一年人工成本仅 5 万元,按手持激光焊效率是氩弧焊 1 倍计算,可节省人工成本 11 万元。且氩弧焊一般焊后都需要打磨处理,而激光手持焊焊后几乎不需要打磨,或者是只需要轻微打磨,这样又节省一部分打磨工的人力成本。投资回收期在 2 年左右。
2、环保:传统氩弧焊会产生大量的焊接灰尘和渣滓,对环境危害较大,而激光手持焊对环境的危害相对较少。
3、激光焊接耗材少,寿命长。 
4、扩展性强,后期可以配臵机械手或其他数控焊接机床,以及更换普通手持头或摆动手持头,来达到各种焊接需求。
5、焊接时热影响区域小,工件无变形,无焊疤,焊接牢固。
6、可焊材质种类范围大,可相互接合各种异质材料。
7、手持式操作模式,装配专用焊接嘴可以对工件实现任意部位任意角度的焊接,可放臵在离工件适当之距离,且可在工件周围的机具或障碍间再导引,其他焊接法则因受到上述的空间限制而无法发挥。
 
手持激光焊接的缺点:
1、设备昂贵。 
2、焊件位臵需非常精确,务必在激光束的聚焦范围内,必须确保焊件的最终位臵需与激光束将冲击的焊点对准。
3、最大可焊厚度受到限制,渗透厚度远超过 19mm 的工件不适合使用激光焊接。
4、能量转换效率低,通常低于 10%。 
5、安全性:焊工必须经过严格培训,激光不能打到人或者周边物品,否则会带来严重烧伤,甚至引发火灾(实际使用中,设备一般配备安全操作防护功能,比如移开工件后自动锁光等措施提高安全性)。
6、焊缝较窄:激光焊接是属于精密焊接工艺,普通直头焊接对于薄板(1.5mm 以内)拼缝的焊接要求缝隙一般都是 0.1mm 左右,过窄的焊缝要求使激光焊接的工艺能力在一定程度上受到了限制。一种解决方案是使用摆动焊接头,即在焊接头上配臵特制的振动模块。
摇摆头的技术来源于振镜焊接头。振镜头在一定区域内焊接是不需要移动的,速度快;而普通直头则需要通过机械移动来完成焊接轨迹,速度较慢。摇摆焊接头在二者之间,通过在普通直头里加入了小范围摆动的振镜,从而实现普通直头输出激光光束时可以进行小范围的光速摇摆焊接。这样,就可以在降低激光器功率的情况下以同样的焊接速度形成同样的熔深;或者通过改变振动焊接的参数获得不同的焊缝宽度。
 
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