激光焊接设备在钣金加工中的应用

2023-08-30沈金鹏苏州市镭极激光技术有限公司

钣金与制作 2023年6期

文/沈金鹏·苏州市镭极激光技术有限公司

近年来，激光焊接在市场上走势火爆，得益于钣金焊接工艺的升级突破。现如今，焊接人工、打磨人工成本偏高，而且这些岗位人员非常急缺，再加上国内激光焊接在大环境下设备集成商的上游如光源、枪头系统等大幅度的降价，导致设备的价格会更加亲民，更多的钣金企业也能花很小的投入带来设备的升级换代，这些都是导致激光焊接在市场火爆的重要原因。

激光焊接设备的特点及优势

手持式激光焊接设备和自动化激光焊接设备在钣金中的应用比较普遍，大部分钣金企业加工材料大多为薄板或中厚板，材料多以冷板、镀锌板、不锈钢板、铝板为主，而手持式激光焊接设备是钣金企业更快上手的一种激光焊接设备，如图1 所示，属于入门级产品，对操作人员技能水平要求不高，只需普通焊接工人即可，不需要有经验的老师傅即可完成操作。与传统的氩弧焊、气保焊相比，焊接速度快，变形可控、成形漂亮；如果没有特殊要求，基本可以做到焊后不打磨或者轻微打磨处理即可。

图1 手持式激光焊接设备

过去业内人士普遍认为只有高大上的加工需求才可以用得上激光焊接，现在，随着技术的发展，激光焊接正在拓展到新的市场领域，包括金属栅栏、卫浴件、机箱、机柜、橱柜、护栏等产品的焊接，这类焊接往往不规则，多品种小批量，不需要夹具就可以进行焊接，而手持式激光焊接正是这样细分市场的一把利器。

激光焊接首推的一款设备就是手持式激光焊设备。第一代手持式激光焊设备不带填丝装置，焊接时对钣金产品的工艺设计、下料精度以及折弯精度要求非常高，通过钣金工厂多次测试后推出带填丝装置，这样对大多数钣金产品的焊接适应性更好，缝隙可以通过填丝补偿，另外填丝焊接后通过打磨可以解决焊缝不平整问题。焊接时是否填丝需要根据客户的需求去选择，填丝功能在设备上可以自由切换，操作非常方便。

激光焊接应用分析

箱体零件优化前后展开图如图2 所示。优化后，减少材料成本，提高材料利用率，节省材料300mm×300mm×4；减少了左右折弯2 刀，增加了左右2 段600mm 的焊缝焊接，也就是1min 的焊接成本。以板厚1.5mm 的SUS304、A5052、SGCC 三种材料为例，优化后可节约的费用见表1，此费用未考虑焊后打磨的费用。

表1 箱体展开优化后节约费用表

图2 箱体展开图

通过比较，节省的费用还是很可观的，批量生产整板的利用率也是很明显的。就节省的费用对于手持式激光焊接设备的成本来说，基本上可以忽略不计。

激光焊接设备使用存在的问题

通常手持式激光焊接设备要想用好，提高设备稼动率，与公司的生产设备管理、操作人员的设备使用习惯、职业素养是密不可分的。通过市场调研，目前手持式激光焊接设备的稳定性还是可以接受的，光源、枪头、冷水机三大部件也很成熟，大部分的问题在于操作使用方面。由于设备使用没有固定人员，使用管理比较混乱，设备维护保养不及时以及操作人员的技能培训不到位等原因，就会造成设备故障率提高，特别是设备的枪头光学部件、枪头最前面的保护镜片损坏后如果不及时更换就会导致后面的聚集、反射、准直镜片等损坏，甚至会损坏光源的晶体。这些损坏后再次产生的成本也是钣金企业生产设备管理必须重要关注的一点，同时对于操作人员的职业素养和技能培训也是很多钣金企业急需改善和提高的地方。

激光焊接设备的选择

手持式激光焊接设备主要应用于多品种小批量薄板钣金件的焊接，用户可根据产品材料厚度、产品焊接要求去选择设备功率。对于大批量生产的钣金件的焊接，就需要根据客户的订单量、材料厚度、产品的焊接结构、焊缝长度、焊接熔深要求、焊接前的拼接一致性等参数去选择适合的自动化激光焊接设备。自动化激光焊接设备对于产品的拼接一致性要求比较高，要从工艺设计、下料以及折弯精度等方面去综合考虑。

自动化激光焊接优势在于焊接后的一致性很好，焊后成形一致、漂亮，由于激光焊接速度快，焊接变形量可控，加上工装治具后焊接效果会更佳。有些产品部分适合自动化焊接、部分需要手工焊接，这就需要机器人去解决大部分自动化焊接工作量，机器人焊接不到的位置需要手工焊接。目前自动化激光焊接技术也很成熟，可以通过焊接头光斑双摆去适应焊缝，也可以选配焊缝跟踪器做到焊缝补偿，还可以增加送丝装置，增加第七轴地轨、变位机等。激光焊送丝装置如图3 所示。