Paano Pumili ng Laser Welding Robots
Ano ang Robotic Laser Welding at ang Prinsipyo ng Paggawa Nito?
Robotic laser weldingpinagsasama ang isang nakatutok na pinagmumulan ng ilaw ng laser sa mga programmable na pang-industriya na robot o mga collaborative na robot. Pinapalitan nito ang mga manu-manong handheld na operasyon ng matatag at nakokontrol na mga mekanikal na paggalaw upang makamit ang isang mataas na antas ng repeatability sa mga proseso ng welding.
Ang isang mataas na-enerhiya-na laser beam ay tiyak na nakatutok sa pinagsanib ng mga workpiece, na agad na tinutunaw ang metal nang lokal upang bumuo ng isang maliit na tinunaw na pool. Hinihimok ng robot, ang ulo ng laser ay gumagalaw sa patuloy na bilis. Ang tunaw na metal ay patuloy na kumakalat at pagkatapos ay mabilis na lumalamig at nagpapatigas, na bumubuo ng isang hinang na may siksik na metalurhiko na pagbubuklod.
Mga Pangunahing Tampok: Ang laser ay naghahatid ng lubos na puro enerhiya na may napakababang init na input at isang makitid na Heat-Affected Zone (HAZ), na nagreresulta sa minimal na welding deformation ng mga workpiece. Ito ay angkop para sa hinang manipis na mga plato, mga bahagi ng katumpakan at hindi magkatulad na mga metal.
Glossary ng Mga Propesyonal na Tuntunin
| Propesyonal na Termino | Kahulugan |
|---|---|
| Heat-Affected Zone (HAZ) | Ang lugar na katabi ng weld seam na pinainit ngunit hindi natutunaw. Ang mas maliit na init-na apektadong zone ay humahantong sa mas kaunting welding deformation ng workpiece. |
| Natunaw na Pool | Ang lokal na likidong metal na rehiyon ay nabuo pagkatapos matunaw ng laser ang welding joint. |
| Input ng init | Ang enerhiya na hinihigop sa bawat yunit ng haba ng weld seam. Ang isang pangunahing bentahe ng laser welding ay nakasalalay sa puro enerhiya at mababang pangkalahatang input ng init. |
Mga Pangunahing Kalamangan ng Robotic Laser Welding
Ultra-high Repeat Positioning Accuracy
Ang katumpakan ng paulit-ulit na pagpoposisyon ng 6-axis na robot na pang-industriya ay umabot sa 0.02~0.05 mm. Para sa mass production ng libu-libong workpieces, ang weld position, penetration depth at weld formation ay nananatiling ganap na pare-pareho, inaalis ang manual operating errors at lubos na binabawasan ang rework rate.
Mababang Deformation at Superior na Kalidad ng Ibabaw
Sa mababang init na input, ang manipis na mga plato ay nagpapakita ng walang halatang warpage pagkatapos ng hinang. Ang mga welds ay makitid at makinis, na nagpapahintulot sa proseso ng paggiling na maalis o lubos na pinasimple, na makabuluhang binabawasan ang rate ng pagkumpuni.
Lubos na Pinahusay na Kahusayan sa Pagproseso
Para sa mga welding na may parehong haba, ang bilis ng welding ng laser robotic welding system ay 3 hanggang 8 beses kaysa sa TIG welding at 2 hanggang 5 beses sa MIG welding. Ang pakinabang ng kahusayan ay pinaka-kapansin-pansin para sa mahabang straight welds at mass-produce na standard na mga bahagi. Limitado ang pagpapabuti para sa maikli, masalimuot at espesyal na-hugis na mga weld, kaya hindi dapat basta-basta inaasahan ang isang sampung beses na pagtaas ng kahusayan.
Gumagawa-na nagse-save ng Automated Production
Ang hindi nag-aalaga na gabi-na pagpapatakbo ng shift ay magagamit kapag nakumpleto na ang pag-commissioning. Ang mga human resources ay inilipat mula sa manu-manong welding patungo sa programming, tooling commissioning at inspeksyon ng kagamitan, na nagpapagaan sa kahirapan sa pagre-recruit ng mga propesyonal na welder.
Pinahusay na Kaligtasan sa Operasyon
Nakapuwesto ang mga operator sa labas ng laser safety enclosure, iniiwasan ang mga direktang pinsalang dulot ng matinding light burn, mataas na-temperatura na spatter, welding fumes at zinc vapor exposure.
Tugma sa Welding ng Mga Espesyal na Materyales
Sinusuportahan nito ang lap welding ng carbon steel, hindi kinakalawang na asero, galvanized sheet, aluminyo haluang metal, tanso, titanium alloy at hindi magkatulad na mga metal. Maaaring makamit ang matatag na weld formation para sa mataas na reflective na materyales kapag ipinares sa mga high-power laser generators.
Paano Pumili ng Laser Welding Robot
Mga Sequential Constraints sa Pagpili ng Equipment: Laser Power → Robot Body Type → Auxiliary Accessories. Ang saklaw ng pagpili ng kasunod na item ay dapat na paliitin lamang pagkatapos makumpirma ang nakaraang parameter.
Hakbang 1: Tukuyin ang Laser Power Batay sa Workpiece Material at Plate Thickness
Dalawang uri ng fiber laser ang available: tuloy-tuloy na-wave fiber laser (perpekto para sa deep penetration welding at makapal na plate) at pulsed fiber laser (para sa ultra-manipis na katumpakan na mga bahagi). Ang talahanayan sa ibaba ay nagsisilbing sanggunian para sa tuluy-tuloy na-pagpili ng wave fiber laser. Ang aktwal na pagtagos ng welding ay apektado ng halaga ng defocus, bilis ng welding, wire feeding mode, shielding gas type at assembly gap. Ang proseso ng pagsubok na pag-verify ay sapilitan bago ang pormal na mass production.
Talahanayan ng Sanggunian sa Pagpili para sa Tuloy-tuloy na-Wave Fiber Laser
| materyal | 1–1.5kW Continuous-Wave Fiber Laser | 2–3kW Continuous-Wave Fiber Laser | 6kW at Higit sa Tuloy-tuloy-Wave Fiber Laser | Mga Espesyal na Pahayag |
|---|---|---|---|---|
| Carbon Steel | Autogenous welding para sa manipis na mga plato Mas mababa sa o katumbas ng 2 mm | Filler wire welding para sa mga plate na 2-5 mm | Multi-pass deep penetration welding para sa mga plate na 5–10 mm | Ang mga modelong 2kW at 3kW ay mga pangunahing opsyon para sa mga pangkalahatang bahagi ng istruktura |
| Hindi kinakalawang na asero | Precision sealing component Mas mababa sa o katumbas ng 2 mm | Sheet metal cabinet na may kapal na 2-4 mm | Makapal na mga bahagi ng istruktura na 4-8 mm | Ang argon shielding ay ginustong upang maiwasan ang oksihenasyon at dilaw na pagkawalan ng kulay |
| Galvanized Steel | Mga manipis na plato Mas mababa sa o katumbas ng 1.2 mm; Kinakailangan ang pag-alis ng zinc layer nang maaga | Mga cabinet na 2-4 mm; oscillating welding ay sapilitan | Makapal na galvanized na mga bahagi ng istruktura | Ang pagsingaw ng zinc ay madaling nagiging sanhi ng siksik na porosity; ipinagbabawal ang direktang autogenous welding |
| Aluminum Alloy | Naaangkop lamang para sa mga ultra-manipis na workpiece sa loob ng 0.8 mm | Filler wire welding para sa manipis na mga plato na 1-3 mm | Katamtamang-kapal ng mga aluminum plate na 3–6 mm | Mataas na laser reflectivity; magpatibay ng negatibong proseso ng defocus at pataasin ang shielding gas flow rate |
| Copper / Brass at Iba Pang Highly Reflective Materials | Mahirap bumuo ng mga epektibong welds; hindi inirerekomenda | Manipis na plate welding na may mahigpit na kontrol sa proseso at filler wire | Kinakailangan ang high-power laser na higit sa 6kW plus pulsed waveform | Kinakailangan ang surface polishing pretreatment at purong argon shielding |
Dalawang Karaniwang Maling Paniniwala sa Laser Power Selection
Blind procurement ng ultra-high-power models: Ito ay hahantong sa mas mataas na gastos sa pagbili ng kagamitan, paglamig ng tubig at proteksyon sa kaligtasan. Ang mga manipis na plato ay madaling masunog-. Tanging 10%–20% power margin lang ang kailangang ireserba; top-mataas na spec-mga modelo ng kapangyarihan ay hindi kailangan.
Pagpapabaya sa mga kinakailangan sa kapangyarihan para sa mataas na mapanimdim na materyales: Ang aluminyo at tanso ay sumasalamin sa karamihan ng enerhiya ng laser. Para sa parehong kapal ng plato, ang kinakailangang kapangyarihan ng laser ay higit sa dalawang beses kaysa sa carbon steel. Ang pagpili ng mga parameter ng kapangyarihan batay sa carbon steel ay magreresulta sa hindi kumpletong fusion at cold welds.
Hakbang 2: Pagpili ng Katawan ng Robot (Paghahambing ng Dalawang Uri ng Robot, Hindi Kasama ang Handheld Laser Welding)
Nalalapat lang ang pagpipiliang ito sa 6-axis na kagamitan para sa mga automated na workstation, na tinutukoy batay sa output ng produksyon, dalas ng pagbabago ng produkto, espasyo ng pabrika at badyet:
1. Nakapirming 6-axis Industrial Robotic ArmMga sitwasyon ng aplikasyon: Mass production ng isang produkto, high-cycle production lines, at heavy thick-plate workpieces. Mga Bentahe: Mataas na payload, malawak na opsyonal na hanay ng pag-abot, mabilis na bilis ng paggalaw, at mahusay na katatagan para sa pangmatagalang -patuloy na operasyon. Mga Disadvantage: Malaking floor space occupation, mas mataas na pamumuhunan para sa katugmang nakapaloob na laser safety cabin, at mas mahabang oras ng pagkomisyon para sa mga pagbabago ng produkto.
2. Collaborative Robot (Cobot)Mga sitwasyon ng aplikasyon: Katamtaman at maliit na -batch na produksyon, madalas na pagbabago ng produkto para sa maraming uri ng produkto, limitadong factory space at limitadong badyet. Mga Bentahe: Walang kinakailangang-mabigat na tungkulin sa kaligtasan ng cabin, mataas na flexibility, mabilis na muling pagpoposisyon at pagpapalit ng tool, pati na rin ang simpleng operasyon at pagkomisyon. Mga Disadvantage: Medyo mababa ang kargamento, mas mababa ang bilis ng paggalaw kaysa sa pang-industriyang robotic arm, at limitadong kapasidad ng produksyon sa ilalim ng mga kondisyon sa pagtatrabaho na nangangailangan ng malalim na penetration welding para sa makapal na mga plato.
Buod ng Pinili
Pumili ng 6-axis na robot na pang-industriya kung kinakailangan ang mataas na kapasidad ng produksyon at isang-iba't ibang mass production. Mag-opt para sa isang collaborative na robot para sa maraming-variety production, limitadong workshop space at mababang-cost entry-level automation deployment.
Hakbang 3: Checklist ng Pagpili para sa Mga Pangunahing Pantulong na Bahagi
Laser Welding Head
Mas gusto ang mga welding head na may oscillating welding function, na maaaring makabawi sa mga puwang ng pagpupulong mula 0.2 mm hanggang 0.8 mm at palawakin ang mga weld seams. Ang haba ng focal ay dapat tumugma sa operating space ng mga workpiece. Ang mga oscillating welding head ay sapilitan para sa mga galvanized steel sheet at aluminum workpiece.
Laser Generator
Ang kapangyarihan ay dapat sumunod sa parameter na tinutukoy sa unang hakbang ng pagpili ng kagamitan. Inirerekomenda ang mga brand na may lokal na serbisyo pagkatapos ng-benta at mababang rate ng pagkabigo. Ang tuluy-tuloy na-wave fiber laser ay ginagamit para sa tuluy-tuloy na deep penetration welding, habang ang mga pulsed laser ay ginagamit para sa ultra-manipis na katumpakan na mga bahagi.
Servo Wire Feeder
Ang isang servo-driven na wire feeder ay kinakailangan upang matiyak ang matatag na wire feeding nang walang jamming. Sinusuportahan nito ang mga karaniwang diameter ng wire na 0.8 mm, 1.0 mm at 1.2 mm. Maaaring tanggalin ang pagpapakain ng kawad na gumamit ng autogenous welding para lamang sa manipis-mga lap joint ng katumpakan ng plate na may mga puwang sa pagpupulong na mas mababa sa 0.1 mm. Ang filler wire welding ay sapilitan para sa makapal na mga plato, malalaking gaps at mataas-stress joints.
Weld Seam Vision Tracking System
2D Vision: Mababang halaga, angkop para sa simpleng straight welds.
3D Laser Vision: May kakayahang mag-detect ng gap, pagsukat ng pagkakaiba sa taas at awtomatikong pagwawasto ng deviation, na mahalaga para sa maraming-iba't-ibang at mataas na-precision na workpiece. Maaaring alisin ang vision system upang mabawasan ang mga gastos para sa mass-produce single-type na simpleng workpieces.
Pang-industriya Chiller
Ang chiller ay dapat na tumugma sa na-rate na kapangyarihan ng laser. Ang dual-temperature dual-control chillers ay kinakailangan para sa mga high-power models upang palamigin ang laser generator at welding head nang hiwalay. Ang mga maliit na chiller ay magti-trigger ng power derating ng mga kagamitan at direktang babawasan ang kahusayan sa ikot ng linya ng produksyon. Ang dagdag na margin ng kapasidad ng paglamig para sa mga chiller ay dapat na nakalaan para sa mga workshop na may mataas na temperatura sa paligid.
Mga Pangunahing Punto ng Proseso para sa Robotic Laser Welding
Arc Start / Arc End Control
Magdagdag ng unti-unting power ramp-up at ramp{1}}down na function sa robot program upang maiwasan ang porosity sa pagsisimula ng arc at mga crater crack sa pagwawakas ng arc. Pahabain ang tagal ng post-flow shielding gas para sa manipis na mga plato upang maiwasan ang weld oxidation.
Mga Parameter ng Oscillation Welding
Ang karaniwang lapad ng oscillation ay mula 0.6 mm hanggang 1.5 mm na may dalas ng oscillation na 10–30 Hz. Ang isang mas malaking oscillation amplitude ay dapat gamitin para sa mas malawak na assembly gaps.
Sanggunian Bilis ng Paglalakbay para sa Mga Robot (Patuloy na-Wave Fiber Laser)
Manipis na-plate autogenous sealing welds: 800–2000 mm/min
Katamtaman at makapal na plate filler wire structural welds: 300–800 mm/min
Highly reflective aluminum alloy workpieces: 200–500 mm/min
Multi-layer at Multi{1}}pass Welding
Para sa mga plate na mas makapal kaysa sa 6 mm, kinakailangan ang layered welding. Gumamit ng mataas na kapangyarihan para sa root pass para magarantiya ang welding penetration, at bawasan ang power para sa capping pass para ma-optimize ang weld appearance. Ang ibabaw na layer ng oksido ay dapat linisin pagkatapos ng bawat layer ng hinang.
Upang makita kung kami ay magkasya, maglagay ng isang tunay na kinakailangan sa harap ng isang engineer. Ipadala ang iyong bahaging drawing, cycle time, at cell constraints, at babalik kami na may kasamang configuration at lead time.
