激光焊接创造效率最佳点

技术继续成熟，尽管对大多数工作来说，技术已经进入了黄金时期

经过罗曼罗曼
2019年6月13日
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阿玛田’s Dan Belz has a very simple equation for when a fabricator should consider a laser welding system: “If between 40 and 80 per cent of the work you are doing is being touched by a welder, then you need to take a serious look at laser welding technology,” he said. Here we see the FLW ENSIS laser welder in action. Image courtesy of Amada.

虽然激光焊接已经存在了几年，但似乎只有它即将到达一个关键的市场阶段，在这里，它的采用将在北美加速。

“似乎在市场上似乎是一种观望态度，好像人们不确定该技术在市场上证明自己，”激光焊接，产品经理Masoud Harooni说：“Trumpf北美洲。“然而，我们在每天使用激光焊接制作汽车中有多少部件？”

“在过去的几年里，由更广泛的推进系统的不同类型的车辆的数量已经成长，”迈克夏普说，发那科机器人有限公司公司的激光业务开发经理。“在这个行业中，有许多不同的汽车制造商，但它们的供应商服务的市场更为广阔。更广泛的产品种类意味着需要做更多的增值工作。激光是一种使能器。”

犹豫不决的工作商店是可以理解的，当然 - 在改变商店对其焊接的方法和其设计过程中进行大量投资可能是令人生畏的，特别是如果商店通常从客户的设计中工作。

但一旦客户了解通过使用激光焊接添加的增值，它们可以相当快地适应。丹贝茨，阿玛田一家FLW产品经理，目睹了一家工作店如何帮助改变客户的观点。

“一旦他们看到他们用激光焊接接收的部件的质量，客户基本上给商店全权设计的部分，但它将在激光焊接机器上工作，”贝尔茨说。“他们基本上是说，‘这是角色应该做的;设计它，你可以把它做得最好的激光焊接。’”

干净完成的工作

激光焊接的好处是相当明显的，当你看到一个部分直接出机器。使用导通焊接，具有填充材料的激光焊接系统需要两部分，基本上熔化材料，将两个表面连接在一起。在需要高质量和光滑的焊接接头的汽车主体组件中，这些部件可以难以用手焊接。但是用右夹具，这种部件上的激光焊缝需要很少的时间并产生更清洁的，更精确的成品。

同时，重工业应用受益于深熔(钥匙孔)焊接技术的使用，这可能是比较气体金属电弧焊。热量通过熔化的焊缝金属的前缘完全渗透。随着热源的发展，熔化的金属填充在后面形成焊缝。有了这种技术，车间可以实现更强的焊缝(每个焊缝区域的负荷)。而且，由于输入到工件中的热量比GMAW低得多，焊缝不太容易出现开裂等问题。较低的热量也意味着较低的变形的部分。

有一些情况下，将有一个缺口在接头，这是可能的桥它使用丝进给系统在机器上。该系统将引入更多的材料，这将有助于融化和弥合缺口。

“使用钣金夹具，我们的客户能够将生产时间从4小时降至18分钟，”Trumpf的Masoud Harooni说。“在他们开始以不同之后，我们看到我们的许多客户都会带来创意固定解决方案。”在这里，我们看到了在焊接细胞中固定在焊接电池中的一个例子。图片由Trumpf提供。

夏普鼓励人们把激光焊接简单地看作是“另一种方法，另一种能源，可以完成以前可能手工完成的工作，或者作为一种工具，可以增强或取代目前的过程。”关于它的独特事物只是它可以快速完成某些工作。

但正如他们所说，证据在布丁。

“我们在1月完成了一家焊接严格轻度钢铁的公司安装，”Belz说。“这家商店占地面积三种不同的封面，在1〜2英尺之间，4×4英尺。他们为这项工作设计了一个通用夹具，每周焊接约350个盖子。它正在服用四天，每天第一和第二次焊工，焊接这些。现在它是一天，两个班次和两名运营商焊接它们。同时，后焊接，以前他们正在接触这些部件中的每一个，打磨溅，磨削所需的焊接，触摸孔。现在，335个或更多的350个零件的涂料展位直接，完全绕过整理。现在涂料展位已成为他们的瓶颈。“

Belz'的第二名客户，OEM，一直经历在激光焊接周围设计新产品的过程。公司正在花时间调整和完善设计，以更好的装修，但一旦它所做的一旦，机器就会忙着推出大型生产经营。虽然前端重新设计可能更复杂，但长期时间储蓄效益将是大量的。

支持平稳生产

重要的是，制造商不知道激光焊接的想法是简单的采用平板激光切割。

Trumpf提供了技术的培训课程，主要专注于固定和运营，但它还可以帮助客户平稳地过渡到生产。

夹具被视为考虑到这项技术的许多障碍，但随着HAROONI解释说，“我们帮助客户设计和使用的大部分灯具都很容易构建。由于与传统焊接相比，变形远低得多，因此与加工的固体金属固定装置相比，固定装置可以由金属板制成，其较轻且更昂贵。“

一旦创建了fixture，可重复性就产生了它自己的优势。

一旦制造商习惯了如何固定运作，Harooni和Belz都表示，他们看到客户变得更加创造力。Belz将一个客户可调节的夹具作为一个很好的例子。HAROONI的榜样并不相似不相似。

Fanuc Robotics的Mike Sharpe鼓励人们认为激光焊接简称为“另一种方法，另一个能源来做可能已经手动完成的工作，或者作为可以增强或更换当前流程的工具。”关于它的独特事物只是它可以快速完成某些工作。图片由Fanuc Robotics提供。

“使用钣金固定装置，我们的客户能够将生产时间从4小时降至18分钟，”Harooni说。“在他们开始以不同之后，我们看到我们的许多客户都会带来创意固定解决方案。”

一旦制造商开始沿着激光焊接的道路开始的另一个心态是“弯曲，焊缝较少”的真实。一旦零件固定出非常快速的焊接过程，额外的弯曲有时可能会对待。

“在许多情况下，如果您正在削减较高的弯曲数量，您的纸张利用率会下降，”Harooni说。“现在，如果你正在建造一个盒子，可以对两个端部件进行更好的意义，这是一个独立的矩形片，可以以120个IPM的速率焊接到更简单的弯曲型材上。关键是，使用激光焊接改变许多零件的最佳设计，这将有助于切割的纸张利用率，因为每个部分具有矩形形状。“

Belz具有一个非常简单的等式，适用于造型师应考虑激光焊接系统：“如果您正在做的40％到80％的工作中，您正在被焊机触及，那么您需要严肃地看看激光焊接技术，“ 他说。

生产工具升级

每个制造商都在不断升级其产品线，使激光焊接更容易其客户。For instance, TRUMPF now has its TruTops Weld offline programming system, which allows shops to program parts for welding in a laser weld cell while other parts are running, so there’s no need to go through the process of teaching the robot using a pendant and losing valuable run time on the weld cell.

“该计划中最重要的部分实际上是我们的教学系传感器，它集成到程序中，”Harooni说。“通常，当您拍摄软件程序并将其介绍到现实世界时，需要调整设置。但是，该传感器技术检测机器上部件的确切位置，并自动适应程序。同样，这减少了重新教学时间。“

同时，AMADA有其FLW-ENSIS机器，该机器已升级，该机器已升级，该机器升级为包括带钢/拉动电机，因此可以模仿手动操作员在MIG焊接时可能会做的。

“电线的衬垫系统也升级，”Belz说。“这种组合，沿着我们的旋转镜头，允许您更容易地桥接材料中的差距，在选择如何处理接缝时，为您提供更多选择。

“我们已经让客户可以将英寸支架焊接到另一块形成的材料上，并且贴合可能不会恰好正确。但而不是欺骗他们的固定性，而是只是填补它来填补它，因为他们知道它会给他们他们所需要的结果。电线供给有助于使过程更加原谅。我们花了这么多时间推广装修和修剪，但客户了解他们需要的东西以及当他们需要它时，所以那些在这个过程中受过教育的人现在就是根据他们的需求做出选择。“这是现在了解技术转向并与机器建设者分享他们知识的客户的另一个例子。

激光焊接的好处是相当明显的，当你看到一个部分直接出机器。焊接的速度和精度，加上减少或完全消除后处理，创造了大量的时间和劳动力节省。图片由Amada提供。

FANUC在机器人和激光方面都有丰富的经验。在2018年亚特兰大FABTECH大会上，该公司展示了其所谓的FF3000光纤激光焊接系统，该系统由一个机器人将卷片装入机器，将两块材料焊接在一起，然后对部件进行激光标记。该系统通过机器人的直接控制展示了易用性，允许激光和机器人作为一个整体，简化应用程序，最大限度地延长正常运行时间。

“我们有一种光纤激光选择器技术，使我们能够从一个激光源具有多个输出纤维，这可以让我们焊接和切割在一个组件中，例如，这是昂贵但适合某些设施的需求，”Sharpe说。但Sharpe在其控制技术中看到了Fanuc的特殊优势，这是由业内许多人众所周知的。

“机器人的运动和激光功能都在相同的控制总线上组合，使设置容易，并使得可以简单地收集广泛的诊断程序，”他说。FANUC机器中的诊断意味着访问公司的零点时间（ZDT）系统管理技术，可以让操作员知道当组件的某些部分需要维护或更换时。“这将检查某些趋势，例如，当您的封面幻灯片变脏时，可以让您知道，或者如果您获得太多的散射光或后反射在激光上过于旺盛。重点是为了避免意外的维护，这有助于您。“

包括光学器件的所有内容直接从教导吊坠控制，这再次意味着用户可能会识别控件。

与其他公司一样，FANUC开发了一种技术，使得可以更好地控制薄型激光器，以在材料中桥接更宽的间隙。这被称为机器人控制的束晃动器。制造商用Lasermech开发了它的模型。

“我们的技术使得可以在工作表面上以大约50毫米的图案引导光束，”Sharpe说。“因为机器人运动和激光都是由同一控制器控制的，您可以获得非常快速的响应，以做出非常具体的功能，包括在接缝上的编织，C夹子，锯齿和直线针脚。我还可以在低功耗模式下划线，这是我们所有的激光器内置用于标记零件。同时编织光束涉及在梁移动时实际移动机器人。这使我们能够弥合焊接材料中的差距，并允许我们更广泛的工艺纬度，因为使用伺服电机紧密控制运动。所有组成元素的精度意味着可以获得非常精细的路径定位。“

当提到控制，运动和数据收集时，夏普提出了一个重要点。他认为他公司的实力在将知识结合在激光，运动，数据收集和人工智能中的能力中。虽然这可能是真的，但也是如此，所有这些东西在不同水平的制造操作中的组合应用正在改变车间的性质。许多人面临的挑战正在调整他们的方法，以适应现在掌握使用的新技术。那些采用光纤激光焊接的人似乎受益于他们的新投资。这只是一个略有不同的心态。

Belz看到了快速发生的变化。

“我们似乎已经达到了一个小点。我们今年从上年看到我们的销售额。我预计明年会发生同样的事情。“

虽然他仍然相信需要在地面上进行的教育，但是Harooni也相信，采用该技术将加速，而不仅仅是在OEM。