Cum să selectați roboții de sudare cu laser
Ce este sudarea robotică cu laser și principiul său de funcționare?
Sudare robotizată cu lasercombină o sursă de lumină laser focalizată cu roboți industriali programabili sau roboți colaborativi. Înlocuiește operațiunile manuale manuale cu mișcări mecanice stabile și controlabile pentru a obține un grad ridicat de repetabilitate în procesele de sudare.
Un fascicul laser cu densitate mare-energie-este concentrat precis pe îmbinarea pieselor de prelucrat, topind instantaneu metalul la nivel local pentru a forma un mic bazin topit. Acționat de robot, capul laser se mișcă cu o viteză constantă. Metalul topit se răspândește continuu și apoi se răcește și se solidifică rapid, formând o sudură cu legături metalurgice dense.
Caracteristici de bază: laserul furnizează energie foarte concentrată, cu un aport de căldură extrem de scăzut și o zonă afectată de căldură{0}}îngustă (HAZ), rezultând o deformare minimă la sudare a pieselor de prelucrat. Este potrivit pentru sudarea plăcilor subțiri, a pieselor de precizie și a metalelor diferite.
Glosar de termeni profesionali
| Termen profesional | Definiţie |
|---|---|
| Zona afectată de căldură-(HAZ) | Zona adiacentă cusăturii de sudură care este încălzită, dar nu este topită. O zonă mai mică-afectată de căldură duce la o deformare mai mică prin sudare a piesei de prelucrat. |
| Bazinul Topit | Regiunea locală de metal lichid formată după ce laserul topește îmbinarea de sudură. |
| Intrare de căldură | Energia absorbită pe unitatea de lungime a cordonului de sudură. Un avantaj de bază al sudării cu laser constă în energia concentrată și aportul general scăzut de căldură. |
Avantajele principale ale sudării robotizate cu laser
Precizie de poziționare repetă ultra-înaltă
Precizia de repetare a poziționării robotului industrial cu 6 axe atinge 0,02 ~ 0,05 mm. Pentru producția în masă a mii de piese de prelucrat, poziția sudurii, adâncimea de penetrare și formarea sudurii rămân complet consistente, eliminând erorile de operare manuală și reducând considerabil ratele de reluare.
Deformare redusă și calitate superioară a suprafeței
Cu un aport scăzut de căldură, plăcile subțiri nu prezintă deformare evidentă după sudare. Sudurile sunt înguste și netede, permițând omiterea sau simplificarea semnificativă a procesului de șlefuire, ceea ce reduce semnificativ rata de reparație.
Eficiență de procesare mult îmbunătățită
Pentru suduri de aceeași lungime, viteza de sudare a sistemului robotizat de sudare cu laser este de 3 până la 8 ori mai mare decât cea a sudării TIG și de 2 până la 5 ori mai mare decât cea a sudării MIG. Câștigul de eficiență este cel mai remarcabil pentru sudurile drepte lungi și piese standard produse-în serie. Îmbunătățirea este limitată pentru sudurile scurte, complexe și cu formă-specială, așa că nu trebuie așteptată orbește o creștere a eficienței de zece ori.
Producția automată{0}}economisind forță de muncă
Operarea nesupravegheată-în ture de noapte este disponibilă după finalizarea punerii în funcțiune. Resursele umane sunt transferate de la sudarea manuală la programare, punerea în funcțiune a sculelor și inspecția echipamentelor, ușurând dificultatea în recrutarea sudorilor profesioniști.
Siguranță operațională sporită
Operatorii sunt staționați în afara incintei de siguranță a laserului, evitând rănile directe cauzate de arsuri ușoare puternice,-stropii de temperatură ridicată, vapori de sudură și expunerea la vapori de zinc.
Compatibil cu sudarea materialelor speciale
Acceptă sudarea prin suprapunere a oțelului carbon, oțel inoxidabil, tablă galvanizată, aliaj de aluminiu, cupru, aliaj de titan și metale diferite. Formarea stabilă a sudurii poate fi obținută pentru materiale cu reflexie ridicată atunci când sunt asociate cu generatoare laser de-putere mare.
Cum să alegeți un robot de sudare cu laser
Constrângeri secvenţiale în selecţia echipamentului: Putere laser → Tip corp robot → Accesorii auxiliare. Sfera de selecție a articolului următor va fi restrâns numai după confirmarea parametrului anterior.
Pasul 1: Determinați puterea laserului pe baza materialului piesei de prelucrat și a grosimii plăcii
Sunt disponibile două tipuri de lasere cu fibră: lasere cu fibre cu undă continuă-(ideal pentru sudarea cu penetrare adâncă și plăci groase) și lasere cu fibră pulsată (pentru componente de precizie ultra-). Tabelul de mai jos servește ca referință pentru selectarea laserului cu fibre cu undă continuă-. Pătrunderea reală a sudurii este afectată de cantitatea de focalizare, viteza de sudare, modul de alimentare a sârmei, tipul de gaz de protecție și golul de asamblare. Verificarea procesului de testare este obligatorie înainte de producția oficială în masă.
Tabel de referință de selecție pentru laserele cu fibre-continue
| Material | Laser cu fibre cu undă continuă de 1–1,5 kW | Laser cu fibre cu undă continuă de 2–3 kW | Laser cu fibre cu undă continuă de 6 kW și peste | Observații speciale |
|---|---|---|---|---|
| Oțel carbon | Sudarea autogenă pentru plăci subțiri Mai mică sau egală cu 2 mm | Sudura cu sarma de umplutura pentru placi 2–5 mm | Sudarea cu penetrare adâncă cu mai multe treceri-pentru plăci de 5–10 mm | Modelele de 2kW și 3kW sunt opțiuni principale pentru părțile structurale generale |
| Oţel inoxidabil | Componente de etanșare de precizie Mai puțin sau egal cu 2 mm | Dulapuri din tablă cu grosimea de 2–4 mm | Componente structurale groase de 4–8 mm | Ecranarea cu argon este preferată pentru a evita oxidarea și decolorarea galbenă |
| Otel galvanizat | Plăci subțiri Mai mici sau egale cu 1,2 mm; îndepărtarea stratului de zinc este necesară în prealabil | Dulapuri de 2–4 mm; sudarea oscilantă este obligatorie | Componente structurale galvanizate groase | Vaporizarea zincului provoacă cu ușurință porozitate densă; sudarea directă autogenă este interzisă |
| Aliaj de aluminiu | Se aplică numai pentru piese de prelucrat ultra-subțiri cu o lungime de 0,8 mm | Sudura cu sarma de umplutura pentru placi subtiri de 1–3 mm | Plăci-de aluminiu cu grosime medie de 3–6 mm | Reflexivitate ridicată a laserului; adoptarea unui proces negativ de focalizare și creșterea debitului de gaz de protecție |
| Cupru / alamă și alte materiale foarte reflectorizante | Greu de format suduri eficiente; nerecomandat | Sudarea plăcilor subțiri cu control strict al procesului și sârmă de umplere | Este necesar un laser de-putere mare peste 6 kW plus forma de undă în impulsuri | Sunt necesare pretratamentul de lustruire a suprafeței și ecranarea cu argon pur |
Două concepții greșite comune în selecția puterii laser
Achiziționarea oarbă de modele cu putere ultra-înaltă-: va duce la costuri mai mari la achiziționarea de echipamente, răcirea cu apă și protecția siguranței. Plăcile subțiri sunt foarte predispuse la ardere-. Trebuie rezervată doar o marjă de putere de 10%–20%; nu sunt necesare modelele-de înaltă putere-spec.
Neglijarea cerințelor de putere pentru materialele foarte reflectorizante: aluminiul și cuprul reflectă cea mai mare parte a energiei laser. Pentru aceeași grosime a plăcii, puterea laser necesară este de peste două ori mai mare decât pentru oțelul carbon. Selectarea parametrilor de putere bazați pe oțel carbon va duce la fuziune incompletă și suduri la rece.
Pasul 2: Selectarea corpului robotului (comparație a două tipuri de roboți, excluzând sudarea cu laser manuală)
Această selecție se aplică numai echipamentelor cu 6 axe pentru stațiile de lucru automatizate, determinate pe baza producției, frecvenței de schimbare a produsului, spațiului din fabrică și bugetului:
1. Braț robotic industrial fix cu 6 axeScenarii de aplicare: producție în masă a unui singur produs, linii de producție cu ciclu înalt-și piese de prelucrat-plăci groase. Avantaje: sarcină utilă mare, rază largă de acoperire opțională, viteză rapidă de mișcare și stabilitate excelentă pentru o funcționare continuă pe termen lung-. Dezavantaje: Ocuparea mare a suprafeței de pardoseală, investiții mai mari pentru cabina de siguranță cu laser închisă asortată și timp mai lung de punere în funcțiune pentru schimbarea produsului.
2. Robot colaborativ (Cobot)Scenarii de aplicare: producție în loturi medii și mici-, schimbări frecvente de produs pentru mai multe tipuri de produse, spațiu limitat în fabrică și bugete restrânse. Avantaje: nu este nevoie de cabină de siguranță pentru sarcini grele, flexibilitate ridicată, repoziționare rapidă și înlocuire a sculelor, precum și operare și punere în funcțiune simplă. Dezavantaje: sarcină utilă relativ scăzută, viteză de mișcare mai mică decât brațele robotizate industriale și capacitate de producție limitată în condiții de lucru care necesită sudare cu penetrare adâncă pentru plăci groase.
Rezumatul selecției
Alegeți un robot industrial cu 6-axe dacă sunt necesare o capacitate mare de producție și o producție de masă cu un singur-varietate. Optați pentru un robot colaborativ pentru producție de mai multe-soiuri, spațiu limitat în atelier și implementare de automatizare la nivel de intrare cu cost redus-.
Pasul 3: Lista de verificare pentru selecția componentelor auxiliare de bază
Cap de sudare cu laser
Sunt de preferat capete de sudare cu funcție de sudare oscilantă, care pot compensa golurile de asamblare cuprinse între 0,2 mm și 0,8 mm și pot lărgi corturile de sudură. Distanța focală trebuie să se potrivească cu spațiul de operare al pieselor de prelucrat. Capetele de sudura oscilante sunt obligatorii pentru tabla de otel zincat si piesele din aluminiu.
Generator laser
Puterea trebuie să fie conformă cu parametrul determinat în prima etapă de selecție a echipamentului. Sunt recomandate mărcile cu servicii post-vânzări locale și rate scăzute de eșec. Laserele cu fibre cu undă continuă-sunt adoptate pentru sudarea continuă cu penetrare adâncă, în timp ce laserele cu impulsuri sunt utilizate pentru piese de precizie ultra{-.
Servo alimentator de sârmă
Este necesar un alimentator de sârmă acţionat de servo{0}}pentru a asigura o alimentare stabilă a sârmei fără blocare. Suportă diametre comune ale firelor de 0,8 mm, 1,0 mm și 1,2 mm. Alimentarea sârmei poate fi omisă pentru a adopta sudarea autogenă numai pentru îmbinările de precizie cu plăci subțiri-cu spații de asamblare mai mici de 0,1 mm. Sudarea cu sârmă de umplutură este obligatorie pentru plăci groase, goluri mari și îmbinări cu tensiune mare-.
Sistem de urmărire a vederii cusăturii de sudură
2D Vision: Cost redus, potrivit pentru suduri simple drepte.
Viziune cu laser 3D: capabilă de detectarea decalajului, măsurarea diferenței de înălțime și corectarea automată a abaterilor, care este esențială pentru piesele de prelucrat de mai multe-varietate și de înaltă-precizie. Sistemul de viziune poate fi demontat pentru a reduce costurile pentru piesele simple de tip-produse în masă-un singur tip.
Chiller industrial
Răcitorul de lichid trebuie să fie adaptat la puterea nominală a laserului. Răcitoarele de răcire cu dublă-temperatura duală-control sunt necesare pentru modelele de-putere mare pentru a răci separat generatorul laser și capul de sudare. Răcitoarele subdimensionate vor declanșa reducerea puterii echipamentelor și vor reduce direct eficiența ciclului liniei de producție. Marja de capacitate suplimentară de răcire pentru răcitoarele ar trebui să fie rezervată atelierelor cu temperaturi ambientale ridicate.
Puncte cheie ale procesului pentru sudarea robotizată cu laser
Control pornire arc / sfârșit arc
Adăugați funcții treptate de rampă-în sus și-scădere a puterii în programul robotului pentru a evita porozitatea la inițierea arcului și fisurile craterului la terminarea arcului. Prelungiți durata gazului de protecție post-flux pentru plăcile subțiri pentru a preveni oxidarea sudurii.
Parametrii de sudare prin oscilație
Lățimea de oscilație standard variază de la 0,6 mm la 1,5 mm cu o frecvență de oscilație de 10-30 Hz. Se va adopta o amplitudine de oscilație mai mare pentru goluri mai largi ale ansamblului.
Viteza de deplasare de referință pentru roboți (laser cu fibre-continue)
Suduri de etanșare autogenă-subțire: 800–2000 mm/min
Suduri structurale din sârmă de umplutură cu plăci medii și groase: 300–800 mm/min
Piese de prelucrat din aliaj de aluminiu foarte reflectorizante: 200–500 mm/min
Sudare cu mai multe-straturi și cu mai multe-pase
Pentru plăci mai groase de 6 mm, este necesară sudarea în straturi. Utilizați putere mare pentru trecerea la rădăcină pentru a garanta pătrunderea sudurii și reduceți puterea pentru trecerea de acoperire pentru a optimiza aspectul sudurii. Stratul de oxid de suprafață trebuie curățat după fiecare strat de sudură.
Pentru a vedea dacă ne potrivim, puneți o cerință reală în fața unui inginer. Trimiteți desenul piesei, timpul ciclului și constrângerile pentru celule, iar noi vom reveni cu o configurație și un termen de livrare.
