Πώς να επιλέξετε ρομπότ συγκόλλησης με λέιζερ
Τι είναι η ρομποτική συγκόλληση με λέιζερ και η αρχή λειτουργίας της;
Ρομποτική συγκόλληση με λέιζερσυνδυάζει μια εστιασμένη πηγή φωτός λέιζερ με προγραμματιζόμενα βιομηχανικά ρομπότ ή συνεργατικά ρομπότ. Αντικαθιστά τις χειροκίνητες λειτουργίες χειρός με σταθερές και ελεγχόμενες μηχανικές κινήσεις για την επίτευξη υψηλού βαθμού επαναληψιμότητας στις διαδικασίες συγκόλλησης.
Μια δέσμη λέιζερ υψηλής-ενέργειας-πυκνότητας εστιάζεται με ακρίβεια στην ένωση των τεμαχίων εργασίας, λιώνοντας αμέσως το μέταλλο τοπικά για να σχηματίσει μια μικροσκοπική λιωμένη λίμνη. Οδηγούμενη από το ρομπότ, η κεφαλή λέιζερ κινείται με σταθερή ταχύτητα. Το λιωμένο μέταλλο εξαπλώνεται συνεχώς και στη συνέχεια ψύχεται και στερεοποιείται γρήγορα, σχηματίζοντας μια συγκόλληση με πυκνή μεταλλουργική συγκόλληση.
Βασικά χαρακτηριστικά: Το λέιζερ παρέχει εξαιρετικά συμπυκνωμένη ενέργεια με εξαιρετικά χαμηλή εισροή θερμότητας και μια στενή-Επηρεαζόμενη Ζώνη Θερμότητας (HAZ), με αποτέλεσμα την ελάχιστη παραμόρφωση συγκόλλησης των τεμαχίων εργασίας. Είναι κατάλληλο για συγκόλληση λεπτών πλακών, εξαρτημάτων ακριβείας και ανόμοιων μετάλλων.
Γλωσσάρι Επαγγελματικών Όρων
| Επαγγελματική θητεία | Ορισμός |
|---|---|
| Ζώνη που επηρεάζεται από τη ζέστη-(HAZ) | Η περιοχή δίπλα στη ραφή συγκόλλησης που θερμαίνεται αλλά δεν λιώνει. Μια μικρότερη ζώνη που επηρεάζεται{1}}στη θερμότητα οδηγεί σε λιγότερη παραμόρφωση συγκόλλησης του τεμαχίου εργασίας. |
| Λιωμένη πισίνα | Η τοπική περιοχή υγρού μετάλλου που σχηματίζεται αφού το λέιζερ λιώσει την άρθρωση συγκόλλησης. |
| Εισαγωγή θερμότητας | Η ενέργεια που απορροφάται ανά μονάδα μήκους της ραφής συγκόλλησης. Ένα βασικό πλεονέκτημα της συγκόλλησης με λέιζερ έγκειται στη συγκεντρωμένη ενέργεια και τη χαμηλή συνολική εισροή θερμότητας. |
Βασικά πλεονεκτήματα της ρομποτικής συγκόλλησης με λέιζερ
Εξαιρετικά-υψηλή επαναλαμβανόμενη ακρίβεια τοποθέτησης
Η επαναλαμβανόμενη ακρίβεια τοποθέτησης του βιομηχανικού ρομπότ 6 αξόνων φτάνει τα 0,02~0,05 mm. Για τη μαζική παραγωγή χιλιάδων τεμαχίων κατεργασίας, η θέση συγκόλλησης, το βάθος διείσδυσης και ο σχηματισμός συγκόλλησης παραμένουν απολύτως συνεπείς, εξαλείφοντας τα χειροκίνητα σφάλματα λειτουργίας και μειώνοντας σημαντικά τους ρυθμούς επανεπεξεργασίας.
Χαμηλή παραμόρφωση & ανώτερη ποιότητα επιφάνειας
Με χαμηλή εισροή θερμότητας, οι λεπτές πλάκες δεν παρουσιάζουν εμφανή στρέβλωση μετά τη συγκόλληση. Οι συγκολλήσεις είναι στενές και ομαλές, επιτρέποντας την παράλειψη ή την πολύ απλοποίηση της διαδικασίας λείανσης, γεγονός που μειώνει σημαντικά τον ρυθμό επισκευής.
Σημαντικά βελτιωμένη απόδοση επεξεργασίας
Για συγκολλήσεις του ίδιου μήκους, η ταχύτητα συγκόλλησης του ρομποτικού συστήματος συγκόλλησης με λέιζερ είναι 3 έως 8 φορές μεγαλύτερη από αυτή της συγκόλλησης TIG και 2 έως 5 φορές εκείνης της συγκόλλησης MIG. Το κέρδος απόδοσης είναι πιο αξιοσημείωτο για μεγάλες ευθείες συγκολλήσεις και τυποποιημένα εξαρτήματα μαζικής-παραγωγής. Η βελτίωση είναι περιορισμένη για κοντές, σύνθετες και ειδικού-σχήματος συγκολλήσεις, επομένως δεν πρέπει να αναμένεται τυφλά μια δεκαπλάσια αύξηση της απόδοσης.
Αυτοματοποιημένη παραγωγή-εξοικονόμησης εργασίας
Η λειτουργία νυχτερινής-βάρδιας χωρίς επίβλεψη είναι διαθέσιμη μόλις ολοκληρωθεί η θέση σε λειτουργία. Το ανθρώπινο δυναμικό μετατοπίζεται από τη χειροκίνητη συγκόλληση στον προγραμματισμό, τη θέση σε λειτουργία εργαλείων και την επιθεώρηση εξοπλισμού, διευκολύνοντας τη δυσκολία στρατολόγησης επαγγελματιών συγκολλητών.
Βελτιωμένη Λειτουργική Ασφάλεια
Οι χειριστές είναι εγκατεστημένοι έξω από το περίβλημα ασφαλείας λέιζερ, αποφεύγοντας τους άμεσους τραυματισμούς που προκαλούνται από ισχυρά εγκαύματα φωτός, πιτσίλισμα σε υψηλές θερμοκρασίες, αναθυμιάσεις συγκόλλησης και έκθεση σε ατμούς ψευδάργυρου.
Συμβατό με Συγκόλληση Ειδικών Υλικών
Υποστηρίζει ηλεκτροσυγκόλληση ανθρακούχου χάλυβα, ανοξείδωτο χάλυβα, γαλβανισμένο φύλλο, κράμα αλουμινίου, χαλκό, κράμα τιτανίου και ανόμοια μέταλλα. Σταθερός σχηματισμός συγκόλλησης μπορεί να επιτευχθεί για υλικά υψηλής ανακλαστικότητας όταν συνδυάζονται με γεννήτριες λέιζερ υψηλής ισχύος.
Πώς να επιλέξετε ένα ρομπότ συγκόλλησης με λέιζερ
Διαδοχικοί περιορισμοί στην επιλογή εξοπλισμού: Ισχύς λέιζερ → Τύπος σώματος ρομπότ → βοηθητικά εξαρτήματα. Το εύρος επιλογής του επόμενου στοιχείου θα περιοριστεί μόνο αφού επιβεβαιωθεί η προηγούμενη παράμετρος.
Βήμα 1: Προσδιορισμός ισχύος λέιζερ με βάση το υλικό του τεμαχίου εργασίας και το πάχος της πλάκας
Υπάρχουν δύο τύποι λέιζερ ινών: λέιζερ συνεχούς-κυμάτων ινών (ιδανικά για συγκόλληση με βαθιά διείσδυση και χοντρές πλάκες) και λέιζερ παλμικής ίνας (για εξαιρετικά-λεπτά εξαρτήματα ακριβείας). Ο παρακάτω πίνακας χρησιμεύει ως αναφορά για συνεχή-επιλογή λέιζερ κυματικής ίνας. Η πραγματική διείσδυση συγκόλλησης επηρεάζεται από την ποσότητα αποεστίασης, την ταχύτητα συγκόλλησης, τη λειτουργία τροφοδοσίας σύρματος, τον τύπο του προστατευτικού αερίου και το κενό συναρμολόγησης. Η δοκιμαστική επαλήθευση της διαδικασίας είναι υποχρεωτική πριν από την επίσημη μαζική παραγωγή.
Πίνακας αναφοράς επιλογής για συνεχή-λέιζερ κυματικής ίνας
| Υλικό | 1–1,5 kW Συνεχές-Λέιζερ ινών κυμάτων | Συνεχές-Λέιζερ ινών 2–3 kW | Συνεχές-λέιζερ κυματικής ίνας 6 kW και άνω | Ειδικές Παρατηρήσεις |
|---|---|---|---|---|
| Ανθρακούχο χάλυβα | Αυτογενής συγκόλληση για λεπτές πλάκες Μικρότερο ή ίσο με 2 mm | Συγκόλληση σύρματος πλήρωσης για πλάκες 2–5 mm | Συγκόλληση με βαθιά διείσδυση πολλαπλών διελεύσεων για πλάκες 5–10 mm | Τα μοντέλα 2kW και 3kW είναι βασικές επιλογές για γενικά δομικά μέρη |
| Ανοξείδωτο ατσάλι | Στοιχεία στεγανοποίησης ακριβείας Μικρότερο από ή ίσο με 2 mm | Ερμάρια από λαμαρίνα με πάχος 2–4 mm | Δομικά στοιχεία πάχους 4–8 mm | Προτιμάται η θωράκιση αργού για την αποφυγή οξείδωσης και κίτρινου αποχρωματισμού |
| Γαλβανισμένος χάλυβας | Λεπτές πλάκες Μικρότερο ή ίσο με 1,2 mm. Απαιτείται εκ των προτέρων αφαίρεση του στρώματος ψευδαργύρου | Ντουλάπια 2–4 mm. η ταλαντευόμενη συγκόλληση είναι υποχρεωτική | Παχιά γαλβανισμένα δομικά εξαρτήματα | Η εξάτμιση ψευδαργύρου προκαλεί εύκολα πυκνό πορώδες. η άμεση αυτογενής συγκόλληση απαγορεύεται |
| Κράμα αργιλίου | Ισχύει μόνο για εξαιρετικά λεπτά τεμάχια εργασίας εντός 0,8 mm | Συγκόλληση με σύρμα πλήρωσης για λεπτές πλάκες 1–3 mm | Πλάκες αλουμινίου μεσαίου πάχους 3–6 mm | Υψηλή ανακλαστικότητα λέιζερ. υιοθετήστε τη διαδικασία αρνητικής αποεστίασης και αυξήστε τον ρυθμό ροής του προστατευτικού αερίου |
| Χαλκός / Ορείχαλκος και Άλλα Υψηλά Ανακλαστικά Υλικά | Δύσκολα σχηματίζονται αποτελεσματικές συγκολλήσεις. δεν συνιστάται | Συγκόλληση λεπτής πλάκας με αυστηρό έλεγχο διαδικασίας και σύρμα πλήρωσης | Απαιτείται λέιζερ υψηλής- ισχύος άνω των 6 kW συν παλμική κυματομορφή | Απαιτούνται προεπεξεργασία γυαλίσματος επιφανειών και θωράκιση καθαρού αργού |
Δύο κοινές παρανοήσεις στην επιλογή ισχύος λέιζερ
Τυφλή προμήθεια μοντέλων εξαιρετικά-υψηλής- ισχύος: Θα οδηγήσει σε υψηλότερο κόστος για την αγορά εξοπλισμού, την υδρόψυξη και την προστασία της ασφάλειας. Οι λεπτές πλάκες είναι πολύ επιρρεπείς στο κάψιμο-. Πρέπει να δεσμευτεί μόνο ένα περιθώριο ισχύος 10%-20%. Τα κορυφαία-μοντέλα υψηλής ισχύος-προδιαγραφών δεν είναι απαραίτητα.
Παράβλεψη απαιτήσεων ισχύος για υλικά υψηλής ανακλαστικότητας: Το αλουμίνιο και ο χαλκός αντανακλούν την περισσότερη ενέργεια λέιζερ. Για το ίδιο πάχος πλάκας, η απαιτούμενη ισχύς λέιζερ είναι μεγαλύτερη από τη διπλάσια από αυτήν του ανθρακούχου χάλυβα. Η επιλογή παραμέτρων ισχύος με βάση τον ανθρακούχο χάλυβα θα έχει ως αποτέλεσμα την ατελή σύντηξη και τις ψυχρές συγκολλήσεις.
Βήμα 2: Επιλογή σώματος ρομπότ (Σύγκριση δύο τύπων ρομπότ, εξαιρείται η συγκόλληση με λέιζερ χειρός)
Αυτή η επιλογή ισχύει μόνο για εξοπλισμό 6 αξόνων για αυτοματοποιημένους σταθμούς εργασίας, ο οποίος καθορίζεται με βάση την παραγωγή, τη συχνότητα αλλαγής προϊόντος, τον εργοστασιακό χώρο και τον προϋπολογισμό:
1. Σταθερός Βιομηχανικός Ρομποτικός Βραχίονας 6 αξόνωνΣενάρια εφαρμογής: Μαζική παραγωγή ενός μόνο προϊόντος, γραμμές παραγωγής υψηλού-κύκλου και βαριά χοντρά-τεμάχια εργασίας. Πλεονεκτήματα: Υψηλό ωφέλιμο φορτίο, μεγάλο προαιρετικό εύρος προσέγγισης, γρήγορη ταχύτητα κίνησης και εξαιρετική σταθερότητα για μακροχρόνια-συνεχή λειτουργία. Μειονεκτήματα: Μεγάλος χώρος δαπέδου, μεγαλύτερη επένδυση για την αντίστοιχη κλειστή καμπίνα ασφαλείας λέιζερ και μεγαλύτερος χρόνος θέσης σε λειτουργία για αλλαγές προϊόντων.
2. Συνεργατικό ρομπότ (Cobot)Σενάρια εφαρμογής: Μέση και μικρή-παραγωγή, συχνές αλλαγές προϊόντων για πολλούς τύπους προϊόντων, περιορισμένος εργοστασιακός χώρος και περιορισμένοι προϋπολογισμοί. Πλεονεκτήματα: Δεν απαιτείται-καμπίνα ασφαλείας βαρέως τύπου, υψηλή ευελιξία, γρήγορη επανατοποθέτηση και αντικατάσταση εργαλείων, καθώς και απλή λειτουργία και θέση σε λειτουργία. Μειονεκτήματα: Σχετικά χαμηλό ωφέλιμο φορτίο, χαμηλότερη ταχύτητα κίνησης από τους βιομηχανικούς ρομποτικούς βραχίονες και περιορισμένη ικανότητα παραγωγής υπό συνθήκες εργασίας που απαιτούν συγκόλληση βαθιάς διείσδυσης για παχιές πλάκες.
Περίληψη Επιλογής
Επιλέξτε ένα βιομηχανικό ρομπότ 6-άξονων εάν απαιτείται υψηλή παραγωγική ικανότητα και μαζική παραγωγή μιας ποικιλίας-. Επιλέξτε ένα συνεργατικό ρομπότ για-παραγωγή πολλαπλών ποικιλιών, περιορισμένο χώρο εργαστηρίου και χαμηλή-ανάπτυξη αυτοματισμού σε αρχικό επίπεδο.
Βήμα 3: Επιλογή λίστας ελέγχου για βασικά βοηθητικά στοιχεία
Κεφαλή συγκόλλησης με λέιζερ
Προτιμώνται οι κεφαλές συγκόλλησης με ταλαντευόμενη λειτουργία συγκόλλησης, οι οποίες μπορούν να αντισταθμίσουν τα κενά συναρμολόγησης που κυμαίνονται από 0,2 mm έως 0,8 mm και να διευρύνουν τις ραφές συγκόλλησης. Η εστιακή απόσταση πρέπει να ταιριάζει με τον χώρο λειτουργίας των τεμαχίων. Οι ταλαντευόμενες κεφαλές συγκόλλησης είναι υποχρεωτικές για φύλλα γαλβανισμένου χάλυβα και τεμάχια αλουμινίου.
Γεννήτρια λέιζερ
Η ισχύς πρέπει να είναι σύμφωνη με την παράμετρο που καθορίζεται στο πρώτο βήμα της επιλογής εξοπλισμού. Συνιστώνται επωνυμίες με τοπική-υπηρεσία μετά την πώληση και χαμηλά ποσοστά αποτυχίας. Τα λέιζερ συνεχούς-κυματικής ίνας υιοθετούνται για συγκόλληση συνεχούς βαθιάς διείσδυσης, ενώ τα παλμικά λέιζερ χρησιμοποιούνται για εξαιρετικά λεπτά εξαρτήματα ακριβείας.
Τροφοδότης καλωδίων Servo
Απαιτείται ένας σερβο{0}}τροφοδότης καλωδίων για τη διασφάλιση σταθερής τροφοδοσίας καλωδίων χωρίς εμπλοκή. Υποστηρίζει κοινές διαμέτρους σύρματος 0,8 mm, 1,0 mm και 1,2 mm. Η τροφοδοσία σύρματος μπορεί να παραλειφθεί για την υιοθέτηση αυτογενούς συγκόλλησης μόνο για λεπτούς-αρμούς ακριβείας πλάκας με κενά συναρμολόγησης μικρότερα από 0,1 mm. Η συγκόλληση με σύρμα πλήρωσης είναι υποχρεωτική για παχιές πλάκες, μεγάλα κενά και αρμούς υψηλής-καταπόνησης.
Σύστημα παρακολούθησης όρασης ραφής συγκόλλησης
2D Vision: Χαμηλό κόστος, κατάλληλο για απλές ευθείες συγκολλήσεις.
3D Laser Vision: Δυνατότητα ανίχνευσης χάσματος, μέτρησης υψομετρικής διαφοράς και αυτόματης διόρθωσης απόκλισης, κάτι που είναι απαραίτητο για τεμάχια επεξεργασίας πολλαπλών-ποικιλιών και υψηλής-ακρίβειας. Το σύστημα όρασης μπορεί να αφαιρεθεί για να μειωθεί το κόστος για απλά-απλά τεμάχια εργασίας μαζικής παραγωγής.
Βιομηχανικό Ψύκτη
Το ψυκτικό συγκρότημα πρέπει να ταιριάζει με την ονομαστική ισχύ του λέιζερ. Απαιτούνται ψυκτικά συγκροτήματα διπλού-διπλού ελέγχου-θερμοκρασίας για μοντέλα υψηλής-ισχύος για την ψύξη της γεννήτριας λέιζερ και της κεφαλής συγκόλλησης ξεχωριστά. Τα μικρού μεγέθους ψυκτικά συγκροτήματα θα ενεργοποιήσουν τη μείωση της ισχύος του εξοπλισμού και θα μειώσουν άμεσα την απόδοση του κύκλου της γραμμής παραγωγής. Το επιπλέον περιθώριο ψυκτικής ικανότητας για ψύκτες θα πρέπει να προορίζεται για συνεργεία με υψηλές θερμοκρασίες περιβάλλοντος.
Βασικά σημεία διεργασίας για ρομποτική συγκόλληση με λέιζερ
Έλεγχος εκκίνησης τόξου / τερματισμού τόξου
Προσθέστε σταδιακές λειτουργίες ράμπας ισχύος-επάνω και ράμπα-κάτω στο πρόγραμμα ρομπότ για να αποφύγετε το πορώδες κατά την έναρξη του τόξου και τις ρωγμές του κρατήρα στον τερματισμό του τόξου. Επεκτείνετε τη διάρκεια του αερίου θωράκισης μετά τη ροή για λεπτές πλάκες για να αποτρέψετε την οξείδωση της συγκόλλησης.
Παράμετροι συγκόλλησης ταλάντωσης
Το τυπικό πλάτος ταλάντωσης κυμαίνεται από 0,6 mm έως 1,5 mm με συχνότητα ταλάντωσης 10–30 Hz. Θα υιοθετηθεί μεγαλύτερο πλάτος ταλάντωσης για μεγαλύτερα κενά συναρμολόγησης.
Ταχύτητα αναφοράς ταξιδιού για ρομπότ (Συνεχές-Λέιζερ ινών κυμάτων)
Λεπτές-αυτογενείς συγκολλήσεις στεγανοποίησης πλακών: 800–2000 mm/min
Δομικές συγκολλήσεις συρμάτων πλήρωσης πλάκας μεσαίας και παχιάς: 300–800 mm/min
Τεμάχια εργασίας από κράμα αλουμινίου υψηλής ανακλαστικότητας: 200–500 mm/min
Συγκόλληση πολλαπλών-στρώσεων και-πολλαπλών διελεύσεων
Για πλάκες πάχους μεγαλύτερου από 6 mm, απαιτείται συγκόλληση σε στρώματα. Χρησιμοποιήστε υψηλή ισχύ για το πέρασμα ρίζας για να εγγυηθείτε τη διείσδυση της συγκόλλησης και μειώστε την ισχύ για το πέρασμα κάλυψης για να βελτιστοποιήσετε την εμφάνιση της συγκόλλησης. Το επιφανειακό στρώμα οξειδίου πρέπει να καθαρίζεται μετά από κάθε στρώμα συγκόλλησης.
Για να δείτε αν ταιριάζουμε, βάλτε μια πραγματική απαίτηση μπροστά σε έναν μηχανικό. Στείλτε το σχέδιο του τμήματός σας, τον χρόνο κύκλου και τους περιορισμούς κελιών και θα επανέλθουμε με μια διαμόρφωση και έναν χρόνο παράδοσης.
