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焊接机器人激光加工的技术,你想知道的都
时间:2021-04-08 14:43 点击次数:

自从机器人被发明以来,焊接一直是工业机器人的第一应用。据国际机器人联合会称,世界上50%的机器人都用于焊接。使用六轴机器人,装配工可以更好、更快、更一致、更安全地焊接零件。

近年来焊接机器人的能力已经大大提高,而且它们变得更容易使用,并且部署成本更低。曾经仅属于汽车原始设备制造商和其他大型制造商的技术,现在已经在中小型企业的应用范围内。

在汽车行业需求的推动下,激光焊接是六轴机器人发展应用之一。与传统的点焊工艺不同,激光焊接可以达到两块钢板之间的分子结合,大大提升车身的结合精度。

此外,激光焊接具有被焊工件变形极小、几乎没有连接间隙、焊接深度/宽度比高等特点,因此焊接质量比传统焊接方法高。通过电子计算机处理,针对不同焊接对象和要求,实现诸如焊缝跟踪、缺陷检测、焊缝质量监测等项目,通过反馈控制调节焊接工艺参数,从而实现自动化激光焊接。因此,可以很好地解决汽车制造商面临着减轻车辆重量和提高车身精度和强度的压力。

 
焊接机器人激光加工原理

焊接机器人激光加工是以聚焦的激光束作为热源轰击工件,对金属或非金属工件进行熔化形成小孔、切口、连接、熔覆等的加工方法。激光加工实质上是激光与非透明物质相互作用的过程,微观上是一个量子过程,宏观上则表现为反射、吸收、加热、熔化、气化等现象。

在不同功率密度的激光束照下,材料表面区域发生各种不同的变化,这些变化包括表面温度升高、熔化、气化、形成小孔以及产生光致等离子体等。

01
激光功率密度小于数量级

当激光功率密度小于数量级时,金属吸收激光能量只引起材料表层温度升高,但维持固相不变,主要用于零件的表面热处理、相变硬化处理或钎焊等。当激光功率密度在数量级范围时,产生热传导型加热,材料表层将发生熔化,主要用于金属的表面重熔、合金化、熔覆和热传导型焊接(如薄板高速焊及精密点焊等)。

02
激光功率密度达到数量级

当激光功率密度达到数量级时,材料表面在激光束的照射下,激光热源中心加热温度达到金属的沸点,形成等离子蒸汽而强烈气化,在气化膨胀压力作用下,液态表面向下凹陷形成深熔小孔;与此同时,金属蒸汽在激光束的作用下电离产生光致等离子体。这一阶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数量级

当激光束功率密度大于数量级时,光致等离子体将逆着激光束的入射方向传播,形成等离子体云团,出现等离子体对激光的屏蔽现象,这一阶段只适用于采用脉冲激光进行打孔、冲击硬化等加工。

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