Com seleccionar robots de soldadura làser
Què és la soldadura làser robòtica i el seu principi de funcionament?
Soldadura per làser robòticacombina una font de llum làser focalitzada amb robots industrials programables o robots col·laboratius. Substitueix les operacions manuals de mà per moviments mecànics estables i controlables per aconseguir un alt grau de repetibilitat en els processos de soldadura.
Un raig làser d'alta -energia- densitat es centra amb precisió en la unió de les peces de treball, fonent el metall a l'instant localment per formar una petita piscina fosa. Impulsat pel robot, el capçal làser es mou a una velocitat constant. El metall fos s'estén contínuament i després es refreda i es solidifica ràpidament, formant una soldadura amb unió metal·lúrgica densa.
Característiques bàsiques: el làser ofereix energia altament concentrada amb una entrada de calor extremadament baixa i una zona d'afectació de calor-estreta (HAZ), donant lloc a una deformació mínima de la soldadura de les peces. És adequat per soldar plaques primes, peces de precisió i metalls diferents.
Glossari de termes professionals
| Termini professional | Definició |
|---|---|
| Calor-Zona afectada (HAZ) | La zona adjacent a la costura de soldadura que s'escalfa però no es fon. Una zona més petita-afectada per la calor condueix a una menor deformació de la soldadura de la peça. |
| Piscina fosa | La regió de metall líquid local formada després que el làser fongui la junta de soldadura. |
| Entrada de calor | L'energia absorbida per unitat de longitud de la costura de soldadura. Un avantatge bàsic de la soldadura làser rau en la concentració d'energia i la baixa aportació de calor global. |
Avantatges bàsics de la soldadura làser robòtica
Precisió de posicionament de repetició ultra-alta
La precisió de posicionament repetida del robot industrial de 6 eixos arriba a 0,02 ~ 0,05 mm. Per a la producció en massa de milers de peces de treball, la posició de la soldadura, la profunditat de penetració i la formació de la soldadura es mantenen completament consistents, eliminant els errors de funcionament manual i reduint considerablement les taxes de retreball.
Baixa deformació i qualitat superficial superior
Amb una baixa entrada de calor, les plaques primes no mostren cap deformació evident després de la soldadura. Les soldadures són estretes i llises, la qual cosa permet ometre o simplificar molt el procés de rectificat, la qual cosa redueix significativament la taxa de reparació.
Eficiència de processament molt millorada
Per a soldadures de la mateixa longitud, la velocitat de soldadura del sistema de soldadura robòtica làser és de 3 a 8 vegades la de la soldadura TIG i de 2 a 5 vegades la de la soldadura MIG. El guany d'eficiència és més notable per a soldadures llargues rectes i peces estàndard produïdes en massa-. La millora és limitada per a soldadures curtes, complexes i-de forma especial, de manera que no s'ha d'esperar a cegues un augment de l'eficiència per deu.
-Estalvi de mà d'obra Producció automatitzada
L'operació de torn-nocturn no vigilat està disponible un cop finalitzada la posada en marxa. Els recursos humans es desplacen de la soldadura manual a la programació, la posada en marxa d'eines i la inspecció d'equips, reduint la dificultat de contractar soldadors professionals.
Seguretat operativa millorada
Els operadors estan ubicats fora del recinte de seguretat làser, evitant lesions directes causades per cremades lleugeres fortes, esquitxades d'alta-temperatura, fums de soldadura i exposició al vapor de zinc.
Compatible amb la soldadura de materials especials
Admet la soldadura per solapa d'acer al carboni, acer inoxidable, xapa galvanitzada, aliatge d'alumini, coure, aliatge de titani i metalls diferents. Es pot aconseguir una formació estable de soldadura per a materials altament reflectants quan es combinen amb generadors làser d'alta potència-.
Com triar un robot de soldadura làser
Restriccions seqüencials en la selecció d'equips: Potència làser → Tipus de cos del robot → Accessoris auxiliars. L'abast de selecció de l'element posterior només es redueix després de confirmar el paràmetre anterior.
Pas 1: determineu la potència del làser en funció del material de la peça i el gruix de la placa
Hi ha dos tipus de làsers de fibra disponibles: làsers de fibra d'ona-contínua (ideal per a soldadures de penetració profunda i plaques gruixudes) i làsers de fibra polsada (per a components de precisió ultra-). La taula següent serveix de referència per a la selecció de làser de fibra-contínua. La penetració real de la soldadura es veu afectada per la quantitat de desenfocament, la velocitat de soldadura, el mode d'alimentació de filferro, el tipus de gas de protecció i la bretxa de muntatge. La verificació de la prova del procés és obligatòria abans de la producció en massa formal.
Taula de referència de selecció de làsers de fibra-contínua
| Material | Làser de fibra d'ona-contínua d'1 a 1,5 kW | Làser de fibra d'ona-contínua de 2 a 3 kW | Làser de fibra d'ona-contínua de 6 kW i més | Observacions especials |
|---|---|---|---|---|
| Acer al carboni | Soldadura autògena per a plaques fines Menys o igual a 2 mm | Soldadura amb fil de farciment per a plaques de 2–5 mm | Soldadura de penetració profunda de múltiples-passes per a plaques de 5 a 10 mm | Els models de 2 kW i 3 kW són opcions principals per a peces estructurals generals |
| Acer inoxidable | Components de segellat de precisió Inferior o igual a 2 mm | Armaris de xapa amb un gruix de 2-4 mm | Components estructurals gruixuts de 4-8 mm | Es prefereix el blindatge d'argó per evitar l'oxidació i la decoloració groga |
| Acer galvanitzat | Plaques primes Menys o iguals a 1,2 mm; L'eliminació de la capa de zinc és necessària per endavant | Armaris de 2-4 mm; La soldadura oscil·lant és obligatòria | Components estructurals galvanitzats gruixuts | La vaporització del zinc provoca fàcilment una porositat densa; està prohibida la soldadura autògena directa |
| Aliatge d'alumini | Només s'aplica a peces de treball ultra-fines de menys de 0,8 mm | Soldadura amb fil de farciment per a plaques primes d'1–3 mm | Plaques d'alumini-de gruix mitjà de 3 a 6 mm | Alta reflectivitat làser; adoptar un procés de desenfocament negatiu i augmentar el cabal de gas de protecció |
| Coure/llautó i altres materials altament reflectants | Difícil de formar soldadures efectives; no recomanable | Soldadura de plaques primes amb un estricte control de procés i filferro de farciment | Es requereix làser-de gran potència superior a 6 kW més forma d'ona polsada | És necessari un pretractament de poliment de superfícies i un blindatge d'argó pur |
Dues idees errònies habituals en la selecció de potència làser
Adquisició a cegues de models de potència ultra-alta-: comportarà costos més elevats en la compra d'equips, refrigeració per aigua i protecció de seguretat. Les plaques primes són molt propenses a cremar-se-. Només cal reservar un marge de potència del 10% al 20%; no són necessaris-les models d'alta-potència.
Descuidant els requisits d'energia per a materials altament reflectants: l'alumini i el coure reflecteixen la major part de l'energia làser. Per al mateix gruix de placa, la potència del làser necessària és més del doble que l'acer al carboni. La selecció de paràmetres de potència basats en acer al carboni donarà lloc a una fusió incompleta i soldadures en fred.
Pas 2: selecció del cos del robot (comparació de dos tipus de robots, exclosa la soldadura làser de mà)
Aquesta selecció només s'aplica als equips de 6 eixos per a estacions de treball automatitzades, determinats en funció de la producció, la freqüència de canvi de producte, l'espai de fàbrica i el pressupost:
1. Braç robòtic industrial de 6 eixos fixEscenaris d'aplicació: producció en massa d'un sol producte, línies de producció de-cicles elevats i peces de treball-de planxa gruixuda i pesada. Avantatges: càrrega útil elevada, ampli rang d'abast opcional, velocitat de moviment ràpid i estabilitat excel·lent per a un funcionament continu a llarg termini-. Desavantatges: ocupació de gran superfície, major inversió per a la cabina de seguretat làser tancada i més temps de posada en marxa per a canvis de producte.
2. Robot col·laboratiu (Cobot)Escenaris d'aplicació: producció en lots mitjans i petits-, canvis freqüents de producte per a diversos tipus de producte, espai limitat a la fàbrica i pressupostos limitats. Avantatges: no es requereix una cabina de seguretat-resistent, alta flexibilitat, reposicionament ràpid i substitució d'eines, així com operació i posada en marxa senzilles. Desavantatges: càrrega útil relativament baixa, menor velocitat de moviment que els braços robòtics industrials i capacitat de producció limitada en condicions de treball que requereixen soldadura de penetració profunda per a plaques gruixudes.
Resum de selecció
Trieu un robot industrial de 6-eixos si es requereix una gran capacitat de producció i una producció en massa d'una-varietat. Opteu per un robot col·laboratiu per a la producció de diverses-varietats, un espai de taller limitat i un desplegament d'automatització de nivell inicial de baix-cost.
Pas 3: Llista de verificació de selecció dels components auxiliars bàsics
Capçal de soldadura làser
Es prefereixen els capçals de soldadura amb funció de soldadura oscil·lant, que poden compensar els buits de muntatge que van des de 0,2 mm a 0,8 mm i eixamplar les costures de soldadura. La distància focal ha de coincidir amb l'espai operatiu de les peces. Els capçals de soldadura oscil·lants són obligatoris per a les làmines d'acer galvanitzat i les peces d'alumini.
Generador làser
La potència s'ajustarà al paràmetre determinat en el primer pas de selecció de l'equip. Es recomanen marques amb servei postvenda-local i baixes taxes d'error. Els làsers de fibra d'ona-contínua s'adopten per a la soldadura contínua de penetració profunda, mentre que els làsers de pols s'utilitzen per a peces de precisió ultra{-.
Servo alimentador de filferro
Es necessita un alimentador de filferro accionat per servo-per garantir una alimentació estable del cable sense embussos. Admet diàmetres de cable comuns de 0,8 mm, 1,0 mm i 1,2 mm. Es pot ometre l'alimentació de filferro per adoptar la soldadura autògena només per a les juntes de solapa de precisió de plaques fines- amb espais de muntatge inferiors a 0,1 mm. La soldadura de filferro de farciment és obligatòria per a plaques gruixudes, buits grans i juntes d'alta-tensió.
Sistema de seguiment de la visió de soldadura
Visió 2D: baix cost, adequat per a soldadures rectes senzilles.
Visió làser 3D: capaç de detecció de buits, mesurament de diferència d'altura i correcció automàtica de desviacions, que és essencial per a peces de treball multi-varietat i d'alta-precisió. El sistema de visió es pot treure per reduir els costos de les peces simples de tipus-produïdes en massa-.
Refrigerador industrial
El refrigerador s'ha d'adaptar a la potència nominal del làser. Es necessiten refrigeradors de doble control de temperatura-dual-per als models d'alta-potència per refredar el generador làser i el capçal de soldadura per separat. Els refrigeradors de mida inferior activaran la reducció de potència dels equips i reduiran directament l'eficiència del cicle de la línia de producció. El marge de capacitat de refrigeració addicional per als refrigeradors s'ha de reservar per a tallers amb temperatures ambientals elevades.
Punts clau del procés per a la soldadura làser robòtica
Control d'inici d'arc / final d'arc
Afegiu funcions de pujada i pujada-de baixada de potència gradual al programa del robot per evitar la porositat a l'inici de l'arc i les esquerdes del cràter al final de l'arc. Amplieu la durada del gas protector post-flux per a plaques primes per evitar l'oxidació de la soldadura.
Paràmetres de soldadura per oscil·lació
L'amplada d'oscil·lació estàndard oscil·la entre 0,6 mm i 1,5 mm amb una freqüència d'oscil·lació de 10 a 30 Hz. S'ha d'adoptar una amplitud d'oscil·lació més gran per a espais de muntatge més amplis.
Velocitat de viatge de referència per a robots (làser de fibra-contínua)
Soldadures autògenes de-placa fina: 800–2000 mm/min
Soldadures estructurals de filferro de farciment de plaques mitjanes i gruixudes: 300–800 mm/min
Peces d'aliatge d'alumini altament reflectants: 200–500 mm/min
Soldadura multi-capes i-passes múltiples
Per a plaques de més de 6 mm de gruix, es requereix soldadura en capes. Utilitzeu una gran potència per a la passada d'arrel per garantir la penetració de la soldadura i reduïu la potència per a la passada de tapa per optimitzar l'aspecte de la soldadura. La capa d'òxid superficial s'ha de netejar després de cada capa de soldadura.
Per veure si ens adaptem, poseu un requisit real davant d'un enginyer. Envieu el vostre dibuix de la peça, el temps de cicle i les restriccions de la cel·la, i tornarem amb una configuració i un termini de lliurament.
