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2014-09-23 激光焊接在钣金制造中的应用及优化分析

出处:www.joyoucnc.com  分类:技术支持  发布:2014-9-27 11:16:02  阅读:(1009)
摘要:2014-09-23 激光焊接在钣金制造中的应用及优化分析

2014-09-23  激光焊接在钣金制造中的应用及优化分析

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。

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。

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。

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