激光复合焊技术分析

作者：Ed Hansen    来源：美国Industrial Laser Solutions杂志

欢迎访问e展厅 展厅 9 焊接设备/切割机展厅 交流电焊机, 直流电焊机, 气体保护焊机, 埋弧焊机, 高频焊接机, ... 也许你可能听说过一些关于激光复合焊的情况。听说这种将激光和熔化极气体保护焊（Gas Metal Arc Welding, GMAW）能加速焊接工艺，降低成本，并提高焊接质量。但对于你经营的业务来说，这种应用是否合适？实施激光复合弧焊（Hybrid Laser Arc Welding, HLAW），本质上要求你重新思考整个加工流程和装配线。值得这样做吗？投资能带来显著的回报吗？让我们先来看看一些可能帮助你确定是否需要HLAW的因素。 激光复合焊集成了激光焊的高穿透、低热量和高速等特点，以及GMAW所具有的极佳的缝隙公差和金相控制。复合工艺最后得到更深的焊接，更低的热量输入，更小的热变形，更高的焊接强度和韧度，以及更高的抗疲劳强度。更快速的焊接带来了相对GMAW或埋弧焊（Submerged Arc Welding, SAW）来说三到十倍的速度，由此带来更高的生产和成本效率。除此之外，HLAW系统可根据需要设置为全自动，从而节省了人力成本，通常能将运行成本缩减一半甚至更多。HLAW还提供了一种无需大量焊接即可获得高强度焊缝的新方法，降低了最终产品的重量。 尽管具有这些优点，HLAW并不适合所有企业。它需要一定规模的投资以及对自动化的追求。以下的四个问题可以用来确定HLAW是否适合你目前的应用。 1、你的焊接工艺与HLAW兼容吗？ 一致的焊接边缘 HLAW要求零件的边缘和表面以及零件之间都要整齐一致。如果你的零件具有整齐的边缘，那么只需要考虑是否笔直以及配合的公差。例如，一台ESAB HLAW系统能定位并追踪偏离预测路径的焊接点，但必需始终保持紧密的配合。 公差大部分HLAW系统允许缝隙的公差小于0.5mm。更大的间隙能通过减慢加工速度和使用更大的焊接宽度，但这同采用HLAW的初衷相矛盾。ESAB生产出一种系统，能够主动测量并填补间隙公差，采用背焊可达2mm，不采用则可达1mm。这种系统能适应配合的变化，通过牺牲焊接速度和热量输入来达到这一目的。总的来说，需要焊接的部分越大，速度越慢且工件需要接受更多的热量传导。因此，该调整的目的不是为了使用较差配合的零件，而是为了实现无过焊情况下更佳的工艺强度。为了采用HLAW，你必须现在就达到良好的公差，或者愿意去改善零件的切割质量和配合。 穿透深度你的应用所需的穿透深度是多少？HLAW能达到的穿透深度单次（越少越容易）最高可达12.5mm。虽然在实验室中其他材料能获得更深的穿透结果，但这已经是目前商业系统所能达到的极限了。更厚的零件能通过HLAW系统进行多道焊接，使用更深的根部焊道和最后的顶部焊道，类似于任何一种传统的焊接工艺。 轮廓焊接零件的轮廓有什么要求？HLAW目前只适合于焊接直线，回转件，或者渐变曲线。大部分运动和控制系统在高速时的精度都阻碍了HLAW在复杂外形上的应用，使其不得不降低速度。所幸的是，如果你的零件有着相对简单的外形，那么其工艺将能使各种机械设备相互兼容，包括龙门、控制/定位系统、柱状和杆状系统、机器人和硬件自动化系统。 2、你的应用与自动化兼容吗？ 如果你的工艺已经完成自动化或机械化改造，那么HLAW可能是一个不错的选择。如果你还没有完成自动化改造但正在考虑，那么你的应用需要具备繁忙的任务周期，有着可重复的产品或工艺。 一般说来，HLAW所适用的应用类型来自以下几个行业：造船业、通用运输、铁路、卡车、军用车辆、机动设备、钢铁厂、管道厂、石化、能源、市政建设、汽车、电器、食品和医疗设备、水箱和压力容器，以及建筑材料，如钢筋、钢构、钢管、桁架等。 HLAW在焊接大型的薄钢结构、特种合金、高强度材料、不锈钢和高精度产品时特别有效。它对于大批量生产或生产高精度产品，也非常理想。此外，对于有着非常高质量检测要求或需要深穿透、多道焊接的应用场合，该技术也是非常出色的。 3、你是自动化和HLAW的合格候选者吗？ 要成为HLAW技术的一名合格候选者，你应该有着充足的专业技术人员来监督整个流程，必须能够操作和维护精密计算机控制设备。你必须还有合格的人员开发焊接工艺、检查和识别焊接参数，并管理HLAW系统的输出质量。理想的情况是，你已经拥有自动化设备或准备在不久的将来进行自动化改造。你需要为HLAW所做的许多改变实际上和任何自动化焊接流程所需要的改变相同。你必须对零件的加工过程有着良好的控制，也许最重要的是你必须要有不断改善流程和业务的动力。 4、HLAW系统是一项好的投资吗？ 在投资一套HLAW系统之前，你应该对投资回报做一次系统的评估。你需要相信即将做出的投资决策能在短期取得良好回报。你能够承担高昂的初始资本投资吗？你是否真正需要改善焊接操作，你愿意付出多大的代价来实现这一目的呢？你会从HLAW在制造工艺上产生的效果获益吗？HLAW对于你的企业来说是否存在投资回报呢？你如何知道这些？你需要考虑什么？ 以下提到的内容应被用来为HLAW建立一个商业案例。 提高的产量你能实现大批量的循环焊接任务吗？你的上下游业务能处理HLAW的完全输出吗？你能够销售掉多生产出来的产品吗？如果一套HLAW能生产三到五倍于现在你工厂中单个焊接站的产品，你将如何处理由此而空出的车间？增加工厂产量带来的额外毛利通常能为HLAW的投资带来快速的回报。 缩减的焊接人手你的工厂现在的运转是手动、机械化还是全自动呢？目前的工人队伍规模多大，包括焊接工、机械师、装配工、物料处理员、打磨工和搬运工？你是否存在困难来吸引和留住熟练焊接工？许多公司今天面对自动化焊接流程，仅仅是因为他们不能吸引和留住熟练焊工。这正成为生存问题，且相比投资回报，此类经济问题更为明显。 HLAW焊接系统需要是全自动化的。它能减少某些流程中工人的数量到一名机器操作员。因为HLAW清洁且安全，一项操作HLAW设备的工作对于年轻工人来说吸引力要胜过传统焊接。 缩减的下游劳动力成本热变形是主要的成本来源吗？你在焊接后修正和去应力方面花费了多少时间和成本？焊接后的布局、机加工、钻孔、装配调整、装饰件、紧固件等工序呢？又有多少时间耗费在精加工、磨削、调整平衡、修补等上面？HLAW是一种低变形的连接手段，能降低或消除不含附加值的工作及维修工作。HLAW在欧洲造船行业的应用，已经显示出其能够消除对甲板和船头等通常昂贵且技术要求高的部分进行热修正的需要。HLAW还能使你将关键的工作转到第一步进行，从而降低成本。通过消除二次加工，你能节省多少时间和金钱呢？ 提升产品质量产品质量的提高对于你的产品来说是一个卖点吗？HLAW能带来更高的整体配合和完成质量，同时降低或消除可见的缺陷及变形，得到非常平滑一致的焊接外形。质量更好的产品或更有吸引力的产品会帮助你实现更高的销量吗？除此之外，设计师能利用HLAW独特的能力生产出具有更低重量和更高硬度及强度的产品。复合焊还能获得更长的疲劳寿命，焊接质量也是稳定可靠的。如果产品质量需要既能为创造更高利润提供机会，又能同时建立起对低技术竞争对手的壁垒，那么HLAW 正是能实现这一目的的一种工艺。 结论 HLAW是一种能用来提高产量，改善产品质量，降低变形，缩减劳动力开支，以及更容易创造更好产品的出色工具。但是实施HLAW 需要进行相当足够的思考，并真正投入到改善你的产品和流程中去。HLAW系统的制造商能帮助你看到这些潜在的利益，以及对你现有流程的潜在影响。是否值得投资呢？只有你才能决定。(end)

文章内容仅供参考 (投稿) (5/15/2009)