焊接機(jī)器人激光加工

自從機(jī)器人被發(fā)明以來，焊接一直是工業(yè)機(jī)器人的第一應(yīng)用。據(jù)國際機(jī)器人聯(lián)合會稱，世界上50%的機(jī)器人都用于焊接。使用六軸機(jī)器人，裝配工可以更好、更快、更一致、更安全地焊接零件。

近年來焊接機(jī)器人的能力已經(jīng)大大提高，而且它們變得更容易使用，并且部署成本更低。曾經(jīng)僅屬于汽車原始設(shè)備制造商和其他大型制造商的技術(shù)，現(xiàn)在已經(jīng)在中小型企業(yè)的應(yīng)用范圍內(nèi)。

在汽車行業(yè)需求的推動下，激光焊接是六軸機(jī)器人發(fā)展最快的應(yīng)用之一。與傳統(tǒng)的點焊工藝不同，激光焊接可以達(dá)到兩塊鋼板之間的分子結(jié)合，大大提升車身的結(jié)合精度。

此外，激光焊接具有被焊工件變形極小、幾乎沒有連接間隙、焊接深度/寬度比高等特點，因此焊接質(zhì)量比傳統(tǒng)焊接方法高。通過電子計算機(jī)處理，針對不同焊接對象和要求，實現(xiàn)諸如焊縫跟蹤、缺陷檢測、焊縫質(zhì)量監(jiān)測等項目，通過反饋控制調(diào)節(jié)焊接工藝參數(shù)，從而實現(xiàn)自動化激光焊接。因此，可以很好地解決汽車制造商面臨著減輕車輛重量和提高車身精度和強(qiáng)度的壓力。

機(jī)器人激光焊接示意

焊接機(jī)器人激光加工原理

焊接機(jī)器人激光加工是以聚焦的激光束作為熱源轟擊工件，對金屬或非金屬工件進(jìn)行熔化形成小孔、切口、連接、熔覆等的加工方法。激光加工實質(zhì)上是激光與非透明物質(zhì)相互作用的過程，微觀上是一個量子過程，宏觀上則表現(xiàn)為反射、吸收、加熱、熔化、氣化等現(xiàn)象。

在不同功率密度的激光束照下，材料表面區(qū)域發(fā)生各種不同的變化，這些變化包括表面溫度升高、熔化、氣化、形成小孔以及產(chǎn)生光致等離子體等。

01 激光功率密度小于數(shù)量級

當(dāng)激光功率密度小于數(shù)量級時，金屬吸收激光能量只引起材料表層溫度升高，但維持固相不變，主要用于零件的表面熱處理、相變硬化處理或釬焊等。當(dāng)激光功率密度在數(shù)量級范圍時，產(chǎn)生熱傳導(dǎo)型加熱，材料表層將發(fā)生熔化，主要用于金屬的表面重熔、合金化、熔覆和熱傳導(dǎo)型焊接（如薄板高速焊及精密點焊等）。

02 激光功率密度達(dá)到數(shù)量級

當(dāng)激光功率密度達(dá)到數(shù)量級時，材料表面在激光束的照射下，激光熱源中心加熱溫度達(dá)到金屬的沸點，形成等離子蒸汽而強(qiáng)烈氣化，在氣化膨脹壓力作用下，液態(tài)表面向下凹陷形成深熔小孔；與此同時，金屬蒸汽在激光束的作用下電離產(chǎn)生光致等離子體。這一階段主要用于激光束深熔焊接、切割和打孔等。

03 激光束功率密度大于數(shù)量級

當(dāng)激光束功率密度大于數(shù)量級時，光致等離子體將逆著激光束的入射方向傳播，形成等離子體云團(tuán)，出現(xiàn)等離子體對激光的屏蔽現(xiàn)象，這一階段只適用于采用脈沖激光進(jìn)行打孔、沖擊硬化等加工。

最新激光加工技術(shù)都在這

隨著激光技術(shù)的不斷發(fā)展，數(shù)千瓦的激光加工設(shè)備競相出現(xiàn)，并與光電跟蹤、計算機(jī)數(shù)字控制、工業(yè)焊接機(jī)器人等技術(shù)相結(jié)合，大大提高了激光加工的自動化水平和使用功能。

責(zé)任編輯：xj

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