激光焊接機的設計及其原理介紹
激光焊接機,又稱激光焊機、鐳射焊機,是一種利用高能量激光束進行材料加工的焊接設備,主要應用于汽車制造、電子工業(yè)、生物醫(yī)學及模具修復等領域。其通過激光聚焦加熱材料形成熔池,具有熱影響區(qū)小、焊接變形少、自動化程度高等特點,適用于薄壁材料與精密零件的點焊、疊焊等多種工藝需求 [1]。該設備按工作方式可分為手持式、自動式及振鏡式等類型,核心組件包括激光發(fā)生器、光纖傳輸系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)和控制系統(tǒng)。手持式設計增強了操作靈活性,適用于現(xiàn)場維修和小批量生產,部分型號集成風冷散熱系統(tǒng)以提升便攜性。激光功率密度、脈沖波形及離焦量等參數(shù)可調節(jié),其中負離焦配置能增加熔深,適應不同材料需求 [1]。激光焊接無需接觸工件,環(huán)保潔凈且焊縫質量穩(wěn)定,但對裝配精度要求較高,設備成本較大。隨著技術進步,設備正向智能化、自動化方向發(fā)展,并與機器人技術、3D打印等工藝結合應用。
激光焊接是利用高能量的激光脈沖對材料進行微小區(qū)域內的局部加熱,激光輻射的能量通過熱傳導向材料的內部擴散,將材料熔化后形成特定熔池。它是一種新型的焊接方式,主要針對薄壁材料、精密零件的焊接,可實現(xiàn)點焊、對接焊、疊焊、密封焊等,深寬比高,焊縫寬度小,熱影響區(qū)小、變形小,焊接速度快,焊縫平整、美觀,焊后無需處理或只需簡單處理,焊縫質量高,無氣孔,可精確控制,聚焦光點小,定位精度高,易實現(xiàn)自動化。激光焊接機又常稱為激光焊機、能量負反饋激光焊接機、雷射焊接機、鐳射焊機、激光冷焊機、激光氬焊機、激光焊接設備等。按其工作方式??煞譃榧す饽>邿笝C(手動激光焊接設備)、自動激光焊接機、首飾激光焊接機、激光點焊機、光纖傳輸激光焊接機、振鏡焊接機、手持式焊接機等,專用激光焊接設備有傳感器焊機、矽鋼片激光焊接設備、鍵盤激光焊接設備。
今激光焊接在汽車車身生產中已經成為一種趨勢,汽車制造中采用激光焊接不僅可以降低車身重量、提高車身的裝配精度,而且還能大大加強車身的強度,在用戶享受舒適的同時,為其提供更高的安全保障。下面為大家介紹激光焊接機在汽車制造領域的應用。激光焊接機在無縫焊接時使得車身的結構精密度也得到大大提升。汽車在行駛的時候由于地面的顛簸擠壓,每一個零部件和架構都在承受不同程度沖擊,這就需要汽車整體的結構精密強度要很高。采用現(xiàn)在的激光焊接技術,其動靜態(tài)剛度較其他焊接工藝可得到超過50%的提高,降低了行駛過程中的噪音以及震動,改善了乘坐的舒適度,同時也提升了汽車的安全性能。
在現(xiàn)代制造業(yè)和維修領域,焊接技術的應用非常廣泛,尤其是在處理復雜工件時,焊接的質量和效率直接影響到產品的性能和使用壽命。隨著激光技術的發(fā)展,手持激光焊接機逐漸成為一種重要的焊接工具。相比傳統(tǒng)焊接方法,手持激光焊接機在復雜工件焊接中展現(xiàn)出靈活和高效的特點,本文將圍繞這一主題,結合其他焊接技術的特點,分析手持激光焊接機的優(yōu)勢。
傳統(tǒng)焊接技術如電弧焊、氣體保護焊和點焊等,在工業(yè)生產中應用廣泛。這些方法通常依賴焊工的操作經驗,焊接過程需要較長的預熱和冷卻時間,且對焊接環(huán)境要求較高。以電弧焊為例,焊接時電弧產生高溫,但熱影響區(qū)較大,容易引起工件變形,特別是在形狀復雜或薄壁結構的工件上,變形問題更為嚴重。焊接過程中產生的飛濺和煙塵也對操作環(huán)境和人員健康帶來一定影響。
相比之下,手持激光焊接機利用激光束的高密度能量集中在焊接點,實現(xiàn)快速加熱和熔化焊接區(qū)域。激光焊接的熱輸入相對較小,熱影響區(qū)狹窄,顯著減少了工件的熱變形。這種特性在復雜工件的焊接中尤為重要,因為復雜工件通常具有多種幾何形狀和不同厚度的部位,傳統(tǒng)焊接難以保證各部位的焊接質量一致。而手持激光焊接機能夠通過精準控制激光焦點,實現(xiàn)局部快速焊接,確保焊接質量均勻。
靈活性是手持激光焊接機的一大優(yōu)勢。復雜工件常常形狀不規(guī)則,焊接部位分布分散,使用固定式焊接設備時需要頻繁調整工件位置或設備姿態(tài),增加了操作難度和時間成本。手持激光焊接機由于體積小、重量輕,便于操作人員自由移動和調整角度,適應各種復雜空間環(huán)境。無論是凹槽、狹縫還是曲面,操作人員都能靈活地完成焊接任務,避免了工件拆卸和重復定位的麻煩。
手持激光焊接機在焊接速度方面也表現(xiàn)優(yōu)異。激光束能迅速將焊接區(qū)域加熱到熔點,焊接過程高效且連續(xù),顯著縮短了焊接時間。與氣體保護焊相比,激光焊接不需要長時間的預熱和后冷卻處理,整個工序更加簡潔。尤其在批量生產或維修作業(yè)中,這種高效性能夠顯著提高整體生產效率,減少停機時間。
1.不等厚激光拼焊板:車身制造采用不等厚激光拼焊板可減輕車身重量、減少零件數(shù)量、提高安全可靠性及降低生產成本;
2.車身焊接:汽車工業(yè)中的在線激光焊接大量用在車身沖壓零件的裝配和連接上。主要應用包括車頂蓋激光焊、行李箱蓋激光焊及車架激光焊接;另一項比較重要的車身激光焊接應用,是車身結構件(包括車門、車身側圍框架及立柱等)的激光焊接。采用激光焊的原因是可提高車身強度,并可解決一些部位難以實施常規(guī)電阻點焊的難題。
3.齒輪及傳動部件焊接。除此之外,變速箱的多種零件都可以在這臺設備上完成焊接加工,特別是轎車變速箱中的差速器殼和驅動軸等,經常是單個零件生產完畢后再互相接合并焊接而成。
以上就是激光焊接機在汽車制造領域的應用,汽車配件激光焊接機采用機器人智能化操作,通過準直鏡準直平行光,聚焦于工件上實施焊接的一種激光設備。搭配簡便式萬向儀器,可以對大型模具難以接近的焊接精密部位,實行柔性傳輸非接觸焊接,具有更大的靈活操作性。