澳门新葡亰平台游戏座椅激光焊接工艺研究介绍

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图1 后排座椅靠背点焊;图2 Delta后排座椅靠背激光焊

目前,大部分澳门新葡亰平台游戏座椅制造厂商为了满足产品设计要求、 产能要求及考虑到激光的特殊性及危险性,激光焊接都是在一个相对密闭的空间中由自动化控制单元来控制完成焊接过程的,并且大多数的座椅靠背骨架激光焊接单元设计之初都选用 机器人携带激光振镜头或定焦镜头连接4~6kW大功率激光发 生器来完成激光焊接工艺。以下是几种常见的激光焊接单元设 备及工艺的简单介绍。

1、激光振镜镜组定点焊及飞行焊

振镜是一种特殊的摆动电机,图3为其内部构造原理。基本原理就是线圈通电,在切割磁场中产生力矩,其转子通过机 械或电子的方式加有复位力矩,大小与转子偏离平衡位置的角度成正比,当线圈通以一定的电流而转子偏转到一定的角度时,电磁力矩与回复力矩大小相等,故不能像普通电机一样旋 转,而只能偏转,偏转角与电流成正比,常简称为扫描振镜。激光振镜镜组的工作原理是用数字信号进行运算来控制马达电机转动角度,激光被两片马达控制的扫描振镜反射后并且通过一片聚焦镜,可在恒定的范围内围绕着x轴、y轴旋转,达到改变激光光束位置的目的。

图3 振镜镜头内部构造原理图

目前国内市场上运用较多的激光大功率振镜镜组都是由国外厂商制造的。图4为TRUMPF公司的PFO可编程振镜组,图5为High-Yag公司的RLSK可编程激光镜头振镜组,这两种激 光大功率振镜镜组目前在中国市场上被广泛地推广及应用。随着国内科技的不断进步,许多国内的制造商也通过研究开发出 了近似于国外厂商的扫描振镜镜组,但是由于与国外技术还是存在一定的差距,现国内的扫描振镜组多运用于小功率激光扫 描打标焊接上。

图4 TRUMPF PFO 3D振镜镜组【2】

图5 Highyag RLSK振镜镜组【3】

由于激光振镜镜组自身质量在25kg左右,一般会选择能承载力大于250N的抓举机器人,并且由于激光焊接时光斑只有0.6mm左右,所以会选择重复精度较高的机器人。常用的机器人型号有:图6所示的FANUC公司M-710IC/50机器人,其承载能力为500N、重复定位精度为±0.07mm及图7所示的ABB公司IRB4400/45机器人,其承载能力为450N、重复定位精度为±(0.07~0. 1) mm。

图6 FANUC M-710Ic/50机器人及工作范围【4】

图7 ABB IRB4400/45机器人及工作范围

当前两者都选型完成后,最终需要根据焊接工艺及产能要求来选择激光发生器。目前国内的激光发生器发展非常迅猛,但是最高的功率只能达到1~2 kW,无法很好地满足金属零部件的焊接要求。现今,市面上大功率激光发生器主要都由国外供应商供应,并且最髙的功率可以达到20kW。德国的Trumpf公司、Rofin公司及美国的IPG公司是目前在激光发生器领域及大功率激光领域发展较大的制造企业。图8为德国Trumpf公司的Trudisk系列激光发生器,图9为美国IPG公司的YLS系列激光发生器。

常用的激光振镜镜组焊接工艺有定点扫描焊接及飞行焊接两种模式。定点扫描焊接是利用激光振镜镜组快速扫描焊接的特点,让机器人携带激光振镜镜组行走到某一个需要焊接扫描范围的中心后停止,通过执行自身携带编程软件编写好的焊缝位置、焊接功率及焊接速度等实现特定范围内的激光扫描焊接。其优势在于可以使用机器人快速行走到需焊接的范围后扫描焊接,大大节省了空间运行时间。其缺点在于当被焊工件的焊缝是均匀分布而不是密集地集中在几块范围内时,需要很好地规划焊接扫描范围才能避免重复行走路径。例如:用Fanuc公司的M-710机器人携带TRUMPF公司的PFO振镜镜组来焊接Delta第二排座椅靠背60%骨架,图10为Delta后排座椅靠背60%骨架使用激光振镜焊接后的工件,此60%靠背骨架共有93条激光焊缝,零件多为1mm厚的冲压件与2 mm厚的冲压件.TRUMPF公司的PFO振镜镜组是可编程激光镜组,它可 以在最大320 x 190的椭圆范围内编程激光焊缝位置,根据已编写好的程序来逐一焊接。并且此振镜镜组的焦距在z方向上有土70mm的高度可调节E。根据图11中的焊缝振镜定点焊接工艺布局,用PFO需要停留12个位置才能完全覆盖93条焊缝。所以如图12所示,用Fanuc机器人携带PFO振镜镜头在 被焊工件上方行走焊接—使用机器人编程时,需在激光启焊前在每个覆盖点的中心处停留0.3s,以保证机器人精确行走到焊接位置,且不会产生抖动。这样在PFO扫描焊缝焊接时不会出现焊缝偏移的情况。当把激光焊接速度设定为100mm/s后, 此后排座椅靠背60%,骨架的生产节拍为51s。

图10 Delta靠背振镜激光焊接工作

图11 振镜定点焊接工艺布局

图12 Fanuc机器人携带PFO

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