當電阻點焊槍遇到光纖激光線焊機

隨著汽車行業的發展，電阻點焊和激光遠程焊接的應用已頗具規模。這兩種工藝各有優劣。對於激光遠程焊接而言，其優點是循環時間短，焊接效率高，同時具有激光焊縫的優勢；相較於激光焊接而言，電阻點焊的主要特點在於自帶夾具，無需額外成本。現在，我們有了一種新型激光焊接機，這種高效快速的焊接機集兩者的優點於一身，安全、穩固、且自帶夾持組件，這就是來自IPG光子公司的激光步進線焊機（LSS1 ，LSS2及LSS3）。LSS係列激光步進線焊機為一類激光設備，可在無額外激光安防護機製的生產線上直接應用。由於傳統的激光焊接設備總是需要配備安全房，因此導致生產成本提高，所以相對於傳統的激光焊接設備而言，這種優勢不言而喻。

如今，這種新型焊接係統已應用於白車身及鈑金件的生產，並顯示出無可比擬的優勢：加工速度更快（循環時間更短）；長縫焊，因此部件強度更大、扭轉剛度更高；投入與電阻焊接係統相當；能夠以較低的成本滿足更高的操作安全需求

LSS模塊可將光纖生成的激光束引導至指定位置。出於安全考慮，激光束將由一個小角度漏鬥形外殼進行引導。外殼必須接觸所需焊接的零部件（如圖1所示），以屏蔽激光。

圖1：帶有夾持部件的激光步進線焊機（左）及帶有C-槍的激光步進線焊機（右）

該模塊可在外殼確定的範圍（標準長度=40 mm）內進行有或無振蕩（+/-1 mm）功能的激光焊接。最簡便的應用是將模塊安裝在工業機器人的第6軸上（負載30公斤）。機器人將模塊移動至所需的焊接位置，然後通過機器人將它放置在部件上。在部件下方的焊縫範圍內設有一個固定工具，用作支撐點（如圖1所示）。

在典型步進作業（30 mm焊縫、30 mm間隔、30 mm焊縫）時， LSS模塊能夠以30mm/ s的速度，每1.3-1. 5 s進行一次激光焊接（如圖2所示）。

圖2：電阻點焊機VS LSS激光點焊

激光點焊模塊可以配備伺服驅動模塊，這與配備了氣動平衡（如圖1所示）的電阻焊槍相似。 LSS/C-槍可通過工業機器人（負載80 kg）移動至焊接位置，並以可編程控製力進行閉合。C型槍的下部工具可提供夾緊力。另外，由於其恰好能夠反射激光輻射，因此又可構成一層附加防護。由於LSS激光點焊係統的夾緊力由編程控製（0.5-3 kN），因此可確保精確度（間隙<0.2 mm），這也是激光焊接的必要條件。係統的補償模塊可補償各部件的位置和幾何結構造成的誤差。係統中所使用的全部連接力（0.5-3 kN）均來自於激光焊接工具，無需機器人輔助。在典型步進作業時，每1.7-2 s就可進行一次縫焊。激光點焊的典型應用就是白車身生產線中鈑金件的組裝（如圖3所示）。直到現在，白車身中仍有大量電阻焊接產生的焊點。新型焊接係統可用一條長約30 mm的焊縫可取代兩個焊點（典型距離為30 mm）。

圖3：當電阻點焊機需要兩個機器人單元時，配有光纖激光器的LSS隻需要一個機器人單元，就可以完成相同的工作

通常30個電阻點焊的循環時間約為75 s，如果在相同的生產環境下，用激光線焊機取代電阻點焊機，則僅需要15條焊縫，循環時間縮減為37 s。此外，相較於電阻點焊機而言，該係統還有一個優勢就是占地麵積小，所需投資也更少。早在2010年首款LSS產品問世時，IPG就已在全自動化車身生產線上成功完成了長期（超過18個月）測評。2012年，某新車型的規模化生產線落成。全球範圍內各生產線上均采用了LSS激光焊接係統，用於鈑金件在指定位置的焊接。從2012年8月投產至2013年10月，逾20台激光步進線焊機通過自動化生產線參與生產了550000台白車身。該係統在每班生產1000台車的生產線上每天連續三班生產。圖4及圖5表示車身及車門等不同焊接區域。

圖4：光纖激光線焊機在車門三角車窗的生產中進行測試

當LSS開始應用於汽車行業後，IPG與眾多不同的汽車廠商展開了密切的合作，對模塊進行持續改進，以確保其性能穩定，備受信賴。

圖5：激光點焊機在車頂框架生產中進行測試

鑒於整個係統（光纖激光器與LSS模塊）的高重複性，唯有長期穩定的性能，才能達到高質量的作業效果，從而降低車身的返修率。在與INPRO（INPRO是一家位於柏林的致力於提供汽車行業頂級生產係統的創新公司，合作夥伴包括戴姆勒、大眾、西門子、蒂森克虜伯及SABIC）的合作中，技術人員對激光點焊焊工藝與電阻點焊工藝進行了對比。在充分考慮部件自身特點及碰撞性能的基礎上，物理和工藝優勢往往意味著更高的經濟價值。技術數據表明，由新型焊接係統提供的振蕩激光焊縫的性能可達到甚至超過電阻點焊工藝的焊接性能，且所需生產時間縮短一半。經濟效益對比結果顯示，假設800個單元，全自動生產線，三班滿負荷運轉，則總成本可降低6%至10%。除汽車行業外，該焊接係統還可用於鋁材（如造船行業或鐵路行業）及鋼材的焊接。

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