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通快激光焊接技術(shù)在充氣柜生產(chǎn)中的應(yīng)用

2023-06-13 09:09:08通快閱讀量：17983 我要評(píng)論


　　【重工機(jī)械網(wǎng) 產(chǎn)品新聞】柜式氣體絕緣開關(guān)設(shè)備(Cubicle Gas Insulated Switchgear，簡(jiǎn)稱C-GIS，我國(guó)俗稱充氣柜)，是近十幾年來新發(fā)展起來的高新技術(shù)系列產(chǎn)品，逐漸成為金屬封閉開關(guān)設(shè)備的一個(gè)重要品種。
 
　　在充氣柜生產(chǎn)領(lǐng)域，通快為激光切割和焊接應(yīng)用提供設(shè)備、夾具和應(yīng)用技術(shù)。從多種焊接設(shè)備(TruLaser Cell 7000系列五軸機(jī)床/TruLaser Weld 5000智能激光焊接系統(tǒng))，到可選的定制化方案(豐富的上下料方式)，再到不同的柜體組裝方式(折彎件組裝/平板拼裝)，通快向全球客戶提供全面且靈活的激光焊接充氣柜解決方案。
 

 
　　通快Trulaser Weld 5000智能激光焊接系統(tǒng)(以下簡(jiǎn)稱TLW5000)是通快為鈑金行業(yè)客戶應(yīng)用激光焊接技術(shù)所提供的高效高質(zhì)量解決方案，同時(shí)滿足MTO(多品種小批量)以及MTS(大批量)生產(chǎn)的需求。與采用Trulaser Cell系列機(jī)床加工充氣柜的傳統(tǒng)方式不同，5000設(shè)備以良好的性價(jià)比和極佳的靈活性為充氣柜激光加工帶來了新的可能。
 
       采用TLW5000設(shè)備加工充氣柜流程
 
       01
 
　　激光切割下料
 
　　充氣柜體材料一般是厚度3mm的不銹鋼板材。為滿足激光焊接對(duì)焊縫間隙需小于0.1mm的要求，板材邊緣需要光滑、無倒角、無毛刺。因此必須采用激光切割下料的方式，這是激光焊接充氣柜的前提條件。
 
　　02
 
　　加強(qiáng)筋焊接
 
　　為保證充氣柜箱體長(zhǎng)期放置戶外而不變形，板材內(nèi)部必須放置加強(qiáng)筋增加箱體強(qiáng)度。取決于客戶需求，可以選擇TIG點(diǎn)焊或激光斷續(xù)焊兩種方式。而通快為激光斷續(xù)焊又提供了三種方案：
 

 

 

       03
 
　　TIG點(diǎn)焊拼接柜體
 
　　充氣柜箱體在激光焊接之前，必須用氬弧點(diǎn)焊的方式把各個(gè)不銹鋼側(cè)板拼接起來，然后再用激光焊保證氣密性和焊接強(qiáng)度。
 
　　板材之間的搭接方式推薦采用外角“I”型的拼接方式。采用這樣的拼接方式，板材之間的焊接橫截面最大，焊接強(qiáng)度最大。需要注意的是要盡量保證焊縫間隙在0.1mm內(nèi)，這是因?yàn)榧す夤獍咧睆皆诮裹c(diǎn)處大約為0.4mm左右，且是自熔焊沒有焊絲，如果板材之間的縫隙太大，則會(huì)產(chǎn)生焊接缺陷導(dǎo)致氣密性差。
 

 

 

       04
 
　　激光焊接充氣柜箱體
 
　　目前充氣柜焊接平均功率為4kW，焊接深度為3～4mm，使用TLW5000可以保證焊接速度在2.5m/min – 4m/min。采用功率更高的激光器，能夠達(dá)到更大的焊深和更快的焊接速度以及更少的熱變形。西門子工廠的TruLaser Cell 1005配置的就是功率為6kW的激光器。
 

 

 

       TLW 5000設(shè)備的優(yōu)勢(shì)
 
　　01
 
　　電動(dòng)調(diào)焦系統(tǒng)
 
　　充氣柜激光焊接中的主要質(zhì)量問題包括：熔深穩(wěn)定性，飛濺和氣孔，拐角過燒。
 
拐角過燒案例(非TLW5000)
 
TLW5000焊縫
 
　　采用TLW5000智能焊接系統(tǒng)可以提升充氣柜焊接質(zhì)量。這主要得益于系統(tǒng)內(nèi)置了一整套先進(jìn)的功能模塊，如焊接頭上搭載的視覺輔助對(duì)焦系統(tǒng)，電動(dòng)調(diào)焦模塊等等。以及系統(tǒng)內(nèi)建的焊接參數(shù)庫(kù)，生產(chǎn)計(jì)劃管理功能等。
 

 
       這其中電動(dòng)調(diào)焦系統(tǒng)可以方便的實(shí)現(xiàn)工藝切換并保證焊接質(zhì)量穩(wěn)定。
 
　　熱導(dǎo)焊和深熔焊是兩種常見的激光焊接工藝。熱導(dǎo)焊縫光滑圓潤(rùn)，密封性好；深熔焊縫強(qiáng)度大，速度快。而焦點(diǎn)位置則是切換焊接工藝的關(guān)鍵，每一個(gè)毫米的偏離，都可能導(dǎo)致焊縫質(zhì)量的急劇轉(zhuǎn)變。
 

 
　　一些集成設(shè)備采用簡(jiǎn)易的線光尋焦并且通過調(diào)節(jié)機(jī)器臂來調(diào)整離焦量，粗糙的解決方案帶來了粗糙的焊接質(zhì)量——飛濺、氣孔、裂紋等焊接缺陷極大的影響了良品率。
 
　　為了追求極致的精準(zhǔn)和穩(wěn)定，5000放棄了通過調(diào)節(jié)機(jī)械手臂來調(diào)整焦點(diǎn)位置的傳統(tǒng)做法，取而代之的是在焊接頭內(nèi)集成了高精馬達(dá)驅(qū)動(dòng)的電動(dòng)調(diào)焦鏡片，最小調(diào)焦單位精確到了0.1mm，配合高倍率CCD相機(jī)快速精準(zhǔn)完成焦點(diǎn)定位，這從根本上保證了穩(wěn)定的良品率，極大的減少了編程時(shí)間，降低了焊接過程中產(chǎn)生飛濺和裂紋的可能性。
 
　　02
 
　　TeachLine焊縫檢測(cè)
 
　　為了彌補(bǔ)定位誤差，通常會(huì)采用傳感器對(duì)產(chǎn)品位置進(jìn)行檢測(cè)和再定位。常見的焊縫檢測(cè)方式有在線檢測(cè)和離線檢測(cè)兩種。在焊縫檢測(cè)的技術(shù)路線上，TLC三維五軸機(jī)床和TLW5000設(shè)備都采用了離線檢測(cè)的方式。相對(duì)于在線檢測(cè)，離線檢測(cè)不受焊接過程的高強(qiáng)度弧光影響，檢測(cè)穩(wěn)定性更好，并且不會(huì)在焊接過程中增加算力負(fù)載，焊接速度更快。不同的是實(shí)現(xiàn)離線檢測(cè)的物理手段。TLC三維五軸機(jī)床采用了探針測(cè)量，而TLW5000采用TeachLine視覺測(cè)量系統(tǒng)。
 
　　TeachLine視覺測(cè)量系統(tǒng)是TLW5000設(shè)備上的專利功能，搭載該功能可以簡(jiǎn)單快速的設(shè)置焊縫檢測(cè)程序，結(jié)合TruTops Weld 離線編程軟件(TLW500專利功能)，甚至可以在離線編程時(shí)就實(shí)現(xiàn)焊縫檢測(cè)程序設(shè)置。
 

       03
 
　　TruTops Weld離線編程軟件
 
　　在激光焊接柔性生產(chǎn)中，新產(chǎn)品導(dǎo)入往往是最繁瑣的，我們需要暫停生產(chǎn)數(shù)小時(shí)甚至數(shù)天去編輯新產(chǎn)品的焊接程序。但當(dāng)你在TLW5000設(shè)備中引入了TruTops Weld離線編程軟件，這個(gè)問題就迎刃而解了。
 
　　使用TruTops Weld 離線編程軟件，可以在電腦上直接生成焊接程序(注意是焊接程序，不只是機(jī)器人運(yùn)動(dòng)軌跡)，導(dǎo)入TLW5000后，人工示教或者通過TeachLine進(jìn)行位置糾偏，即可快速投入生產(chǎn)。
 

       04
 
　　萬向氣體噴嘴
 
　　在激光焊接中，良好的噴嘴設(shè)計(jì)可以在防止氧化、抑制等離子體從而保證穩(wěn)定熔深，減少飛濺的同時(shí)加速冷卻。
 
　　一些集成設(shè)備采用簡(jiǎn)易的側(cè)吹或者同軸噴嘴。相對(duì)同軸噴嘴，側(cè)吹噴嘴可以更好的防止焊道氧化并加速冷卻，但缺點(diǎn)是會(huì)大幅降低機(jī)器人姿態(tài)可達(dá)性，極易干涉。
 
 

國(guó)內(nèi)常見的同軸噴嘴
 
國(guó)內(nèi)常見的側(cè)吹噴嘴
 
紅色箭頭代表側(cè)吹噴嘴無法覆蓋的位置
 
　　對(duì)此，通快設(shè)計(jì)了獨(dú)特的萬向氣體噴嘴，這款噴嘴能夠在保證最佳焊接效果的同時(shí)，提供與同軸噴嘴一致的良好可達(dá)性——通過自動(dòng)旋轉(zhuǎn)，輕松覆蓋各個(gè)方向的焊縫，提升姿態(tài)可達(dá)性，大幅節(jié)約了編程時(shí)間。
 

       05
 
　　激光焊接中的通快
 
　　“know how”
 
　　激光焊接技術(shù)在鈑金行業(yè)的成功運(yùn)用，不止得益于功能強(qiáng)大的TLW5000設(shè)備，也得益于通快完善的激光焊接設(shè)計(jì)理論體系。
 
　　凝聚了通快在鈑金行業(yè)數(shù)十年經(jīng)驗(yàn)的鈑金設(shè)計(jì)和工裝設(shè)計(jì)課程，能夠促進(jìn)激光焊接技術(shù)從單品打樣到生產(chǎn)盈利的有效過渡。
 

充氣柜自動(dòng)裝夾工裝(無需人工點(diǎn)焊)
 
精巧的鈑金工裝，效率的數(shù)倍提升
 
       結(jié)語(yǔ)
 
　　激光是一頭野獸，釋放激光只是焊接加工的開始，精準(zhǔn)的控制才能讓激光從野獸進(jìn)化成可控的工具。
 
　　正因?yàn)槿绱耍?strong>TLW5000設(shè)備的魅力的才不止于產(chǎn)生極具美感的焊縫形貌，更在于遠(yuǎn)超常規(guī)的穩(wěn)定及如同復(fù)刻般精準(zhǔn)的工藝一致性。
 
　　TLW5000，鈑金加工的藝術(shù)家。
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