打標、切割和焊接是激光加工中最重要的三大應用。其中激光焊接一直被看好,然而市場需求沒有明顯增長,仍以白車身焊接為主要應用,直到近幾年國內新能源汽車出現爆發性增長,動力電池擴產帶動了激光焊接的增長。
焊接可以分為熔化焊、壓力焊及釬焊。熔焊是在焊接過程中將工件接口加熱至熔化狀態,不加壓力完成焊接的方法。熔焊時,熱源將待焊兩工件接口處迅速加熱熔化,形成熔池。熔池隨熱源向前移動,冷卻后形成連續焊縫而將兩工件連接成為一體。激光焊屬于熔化焊的一種。
手持激光焊接機一般由激光器(一般配臵 500-1500W 光纖連續激光器)、冷水機組、控制軟件、激光焊接頭、光纖等部件組成。配套 1000W 激光器的焊接設備價格在 10 萬元左右,配套 1500W 激光器的焊接設備價格在 13 萬元左右。
手持激光焊發展時間尚短,應用的領域集中在鈑金、機箱、水箱、配電箱等機柜、櫥柜廚衛、不銹鋼門窗護欄等復雜不規則、不需要夾具的焊接工序,在這些應用場景中取代了傳統氬弧焊、電焊在薄不銹鋼板、鐵板、鋁板等金屬材料方面的焊接。未來,激光手持焊設備形成標準后,可應用于軌道交通、航空航天、汽車制造等支柱行業。
1、成本節省:節省成本主要通過提高效率、去技能化、減少焊后處理三方面實現:
1)效率。手持激光焊接速度快,比傳統焊接快 2-10 倍,一臺機器一年至少可以省 2 個焊工;
2)去技能。操作簡單,無需上崗證即可上崗;
3)焊接后的焊縫平滑,減少后續打磨工序。
以氬弧焊為例,氬弧焊需要成熟的焊工,1 個成熟焊工的年人工成本不低于 8 萬元,手 持激光焊使用普通的操作工,一年人工成本僅 5 萬元,按手持激光焊效率是氬弧焊 1 倍計算,可節省人工成本 11 萬元。且氬弧焊一般焊后都需要打磨處理,而激光手持焊焊后幾乎不需要打磨,或者是只需要輕微打磨,這樣又節省一部分打磨工的人力成本。投資回收期在 2 年左右。
2、環保:傳統氬弧焊會產生大量的焊接灰塵和渣滓,對環境危害較大,而激光手持焊對環境的危害相對較少。
3、激光焊接耗材少,壽命長。
4、擴展性強,后期可以配臵機械手或其他數控焊接機床,以及更換普通手持頭或擺動手持頭,來達到各種焊接需求。
5、焊接時熱影響區域小,工件無變形,無焊疤,焊接牢固。
6、可焊材質種類范圍大,可相互接合各種異質材料。
7、手持式操作模式,裝配專用焊接嘴可以對工件實現任意部位任意角度的焊接,可放臵在離工件適當之距離,且可在工件周圍的機具或障礙間再導引,其他焊接法則因受到上述的空間限制而無法發揮。
1、設備昂貴。
2、焊件位臵需非常精確,務必在激光束的聚焦范圍內,必須確保焊件的最終位臵需與激光束將沖擊的焊點對準。
3、最大可焊厚度受到限制,滲透厚度遠超過 19mm 的工件不適合使用激光焊接。
4、能量轉換效率低,通常低于 10%。
5、安全性:焊工必須經過嚴格培訓,激光不能打到人或者周邊物品,否則會帶來嚴重燒傷,甚至引發火災(實際使用中,設備一般配備安全操作防護功能,比如移開工件后自動鎖光等措施提高安全性)。
6、焊縫較窄:激光焊接是屬于精密焊接工藝,普通直頭焊接對于薄板(1.5mm 以內)拼縫的焊接要求縫隙一般都是 0.1mm 左右,過窄的焊縫要求使激光焊接的工藝能力在一定程度上受到了限制。一種解決方案是使用擺動焊接頭,即在焊接頭上配臵特制的振動模塊。
搖擺頭的技術來源于振鏡焊接頭。振鏡頭在一定區域內焊接是不需要移動的,速度快;而普通直頭則需要通過機械移動來完成焊接軌跡,速度較慢。搖擺焊接頭在二者之間,通過在普通直頭里加入了小范圍擺動的振鏡,從而實現普通直頭輸出激光光束時可以進行小范圍的光速搖擺焊接。這樣,就可以在降低激光器功率的情況下以同樣的焊接速度形成同樣的熔深;或者通過改變振動焊接的參數獲得不同的焊縫寬度。
以上就是關于手持激光焊接的優缺點介紹,想要了解更多關于激光焊接的信息,歡迎來
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