激光焊接加工作为一种高效精密的焊接方式,相比传统的焊接工艺,具有单位热输入量少、热变形小、焊缝深宽比大、焊接速度高、焊缝强度普遍高于母材等优点,广泛应用于航天、汽车等工业领域。

随着激光焊接技术和自动控制技术、机器人技术的结合,现已广泛地用于车身底板、侧围车架、车顶、车门及车身总成等部分和车身大型覆盖件的焊装中,成为车身装配时的主要工艺手段。

1. 常州激光焊接加工系统组成

激光焊接系统主要由激光源、激光工作头、冷却系统、激光房、机器人、PLC、送丝系统、激光焊接加工质量检测单元及激光功率检测等组成。

(1)激光源。激光源即激光发生器,是激光焊接系统的热源供应。一台红宝石激光器问世以来,现在市场上已经有多种激光发生器,且光束质量也得到不断提高,为激光加工技术的发展奠定了基础。

(2)激光工作头。激光工作头是指激光加工工具,不同的激光加工工艺对应不同的激光加工工具。

(3)冷却系统。由于激光的发生无法避免散发大量热量,为保证激光源正常工作,需要使用冷却系统来保证激光源温度恒定。

(4)激光房。激光对眼睛与皮肤伤害较大,因此激光焊接需要在一个密闭空间激光房里进行,并搭建完整有效的安全机制。激光房内安装有监控系统,用于监控激光焊接设备工作状态。

(5)机器人。机器人作为焊接工作的执行装置,与激光工作头、激光源等其他设备通讯,控制、配合下属设备完成焊接工作。

(6)PLC。它是工作站的总指挥官,控制工装夹具、各种信号、工作顺序等。

(7)送丝系统。激光熔丝焊接需要送丝系统,一般送丝系统由控制单元、丝桶、主送丝管、伺服驱动单元组成。

(8)激光焊质量检测系统。可高效检测激光焊焊接质量,分为在线检测及离线检测。在线检测系统是指在激光焊焊接过程中进行的检测,一般检测焊接强度或记录焊接过程中焊接录像及各参数变动。离线检测一般用于检测焊缝外观焊接质量。

(9)激光功率检测系统(PMM)。用于测量激光功率大小。激光工作头上安装有压缩空气喷气口来减少在激光焊接过程中飞溅、焊尘等在保护镜片上的附着,但长期工作无法避免保护镜片的污染。

保护镜片的污染会降低激光出光功率,影响焊接质量,甚至烧毁保护镜片。北京奔驰采用的激光功率测量系统,每加工一定数量的工件测量一次功率,提醒工作人员及时检查更换保护镜片。

(10)压缩空气单元。一般激光焊接头都会配有压缩空气吹气装置,以减少焊尘对镜片的附着。

2. 常用的激光焊接技术及应用

白车身上常用的激光焊接加工技术有激光飞行焊、激光钎焊、激光熔焊。

2.1 激光飞行焊

激光飞行焊即激光机器人的扫描焊接,机器人携带的激光工作头通过振镜高速扫描,在不接触工件的情况下完成高速焊接。

在汽车白车身装焊车间,激光飞行焊常用于连接两搭接板。与传统电阻焊相比,激光飞行焊具有工件变形小、减轻车身质量、速度快、强度高、节省耗材、设备稳定性好等优点。