激光焊接在钣金制造中的应用及优化

作者：通快（中国）有限公司 王锦军

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, ... 激光焊接是利用极高的能量密度的激光束熔合材料，具有焊接速度快、强度高、焊缝窄、热影响区小，工件变形量小，后续处理工作量少、灵活性高等优点。激光焊接不仅能焊接常见的碳钢和不锈钢，还能焊接使用传统焊接难以焊接的材料，如结构钢、铝、铜等金属，且能够焊接各种形式的焊缝。 现代钣金制造对焊接强度和外观效果等质量的要求越来越高，尤其是高附加值的且对焊接质量要求极高的部件，可以无需后续加工或者极少后续加工的方式来完成。而传统的焊接手段，由于极大的热量输入，不可避免的会带来工件扭曲变形等问题。为了弥补工件变形这个问题，需要大量的后续加工手段，从而增加费用支出。 而激光焊接具有最小的热输入量，热影响区极小，显著提高焊接产品品质的同时，可减少后续工作的时间。另外，由于焊接速度快和焊接深宽比大，能够极大的提高焊接效率和稳定性。因此激光焊接在钣金制造中的应用越来越普遍。 激光焊接：合二为一的工具 现代钣金制造中，不同产品对焊接强度和外观效果等质量的要求是有区别的。比如电梯、厨具、食品设备的外观件，需要非常美观、光滑、无变形的焊接效果。而一些内部结构件或后续需要喷涂的零件，则对焊接强度和焊接速度有较高的要求。而这恰恰能够体现出激光焊接的优势，因为激光焊接既可以实现焊缝美观的热传导焊接，也可以实现高焊接强度、高焊接速度的深熔焊。 热传导焊接需要较低的激光能量密度和较低的焊接速度，但是却能够得到非常美观的焊接表面效果。于此相反，深熔焊接则需要较高的激光能量密度，但能够得到很高的焊接强度和较高的焊接速度。 在此我们特别介绍TRUMPF的可实现深熔焊和热导焊的激光焊接头。它能够通过调整激光功率密度，可以在热导焊和深熔焊间自动切换，以便达到理想的外观效果和焊接强度。不仅可以实现无焊丝的激光焊接，也可以很好地使用冷送丝焊接功能，适用于在接头缝隙过大，或者对于焊接区域金相结构有特殊要求的情况。 现代钣金生产流程 由于激光焊接时热输入极低，焊接后的变形量很小，且能够得到非常美观的焊接表面效果，故焊接的后续处理很少，可以大大削减或者取消庞大的抛光和整平工序上的人工。而这在人工成本不断上升的今天，尤其具有现实意义。激光焊接是在密闭的安全防护罩内进行的，并配有自动抽尘装置，在保证员工的健康和安全的同时，也能保持厂房内干净整洁的工作环境。 典型的现代钣金生产工序流程如下图所示。 采用适于激光焊接的友好设计优化钣金生产流程 相对传统焊接，激光焊接的优势很明显，但激光焊接对工件的前道加工精度及工装夹具的要求也比较高。要最大程度地发挥激光焊接的优势，降低生产成本并提供生产效率，需要优化产品设计、激光切割、冲压、折弯和激光焊接等整个钣金生产工艺。 我们在实际生产中发现，使用激光焊接技术的钣金产品的成本，激光焊接工序不是主要决定因素。实际的生产经验证明，钣金产品70%的成本是由产品设计决定的。要降低生产成本，提高焊接效率，首先需要从产品设计入手。在初期产品设计时考虑到激光焊接对工件的要求，比如，减少生产中的折弯工序、尽量采用激光切割板材、采用自定位设计等等，会让激光焊接程序和夹具变得很简单，从而达到降低成本，提高效率的目标。 在激光焊接前使用通快冲床的EasyJoin技术，可以在板材结合处冲出定位孔/齿。这样装夹时由定位孔/齿的辅助下，焊接夹具可以变得简单，且在激光焊接后不留痕迹，从而获得高质量焊缝。 激光焊接钣金产品的优化分析 下面举一个实际案例。这家公司每年需生产1000件这样的铝合金产品。在采用传统焊接方式进行加工后，需要大量的抛光工序。抛光每个产品的成本约5欧元。 采用激光焊接技术后，增加的激光设备运行成本和夹具约3500欧元，但却节省了高额的抛光成本；每件产品的总加工时间降低了73%，单件产品的成本降低了40%。 考虑到激光焊接夹具的投入和前期的准备时间（如编程，焊接工艺调试）是一次性的，对于更大批量的产品，采用激光焊接更加经济。 6. 总结 激光焊接应用于钣金生产已经多年，随着近年控制技术和激光技术的不断进步，激光焊接的使用也越来越简单容易。如何发挥激光焊接在钣金生产中的优势，需要具有掌控全局的眼光，优化整个产品制造流程。采用适于激光焊接的友好设计，将是获得美观焊接表面效果，提高生产效率，降低生产成本的关键。(end)

文章内容仅供参考 (投稿) (如果您是本文作者，请点击此处) (10/10/2013)