Ako si vybrať laserové zváracie roboty
Čo je robotické laserové zváranie a jeho pracovný princíp?
Robotické laserové zváraniekombinuje zaostrený zdroj laserového svetla s programovateľnými priemyselnými robotmi alebo kolaboratívnymi robotmi. Nahrádza manuálne ručné operácie stabilnými a kontrolovateľnými mechanickými pohybmi, aby sa dosiahol vysoký stupeň opakovateľnosti pri zváracích procesoch.
Laserový lúč s vysokou{0}}energiou-hustoty je presne zaostrený na spoj obrobkov a okamžite lokálne roztaví kov a vytvorí malú roztavenú nádrž. Poháňaná robotom sa laserová hlava pohybuje konštantnou rýchlosťou. Roztavený kov sa nepretržite šíri a potom rýchlo ochladzuje a tuhne, čím sa vytvorí zvar s hustým metalurgickým spojením.
Hlavné vlastnosti: Laser dodáva vysoko koncentrovanú energiu s extrémne nízkym tepelným príkonom a úzkou zónou ovplyvnenou teplom- (HAZ), čo vedie k minimálnej deformácii obrobkov pri zváraní. Je vhodný na zváranie tenkých plechov, presných dielov a rôznych kovov.
Slovník odborných pojmov
| Odborný termín | Definícia |
|---|---|
| Teplom-ovplyvnená zóna (HAZ) | Oblasť susediaca so zvarovým švom, ktorá je ohrievaná, ale nie roztavená. Menšia tepelne-ovplyvnená zóna vedie k menšej deformácii obrobku pri zváraní. |
| Roztavený bazén | Miestna oblasť tekutého kovu vytvorená po roztavení zvarového spoja laserom. |
| Tepelný vstup | Energia absorbovaná na jednotku dĺžky zvarového švu. Hlavná výhoda laserového zvárania spočíva v koncentrovanej energii a celkovom nízkom tepelnom príkone. |
Hlavné výhody robotického laserového zvárania
Mimoriadne-vysoká presnosť opakovania polohy
Presnosť opakovaného polohovania 6-osového priemyselného robota dosahuje 0,02 ~ 0,05 mm. Pri hromadnej výrobe tisícok obrobkov zostáva poloha zvaru, hĺbka prieniku a formovanie zvaru úplne konzistentné, čím sa eliminujú chyby pri manuálnej obsluhe a výrazne sa znižuje počet prepracovaní.
Nízka deformácia a vynikajúca kvalita povrchu
Pri nízkom príkone tepla nevykazujú tenké dosky po zváraní žiadne zjavné deformácie. Zvary sú úzke a hladké, čo umožňuje vynechať alebo výrazne zjednodušiť proces brúsenia, čo výrazne znižuje rýchlosť opravy.
Výrazne zlepšená efektivita spracovania
Pre zvary rovnakej dĺžky je rýchlosť zvárania laserovým robotickým zváracím systémom 3 až 8-krát vyššia ako pri zváraní TIG a 2- až 5-krát vyššia ako pri zváraní MIG. Zvýšenie účinnosti je najpozoruhodnejšie pri dlhých priamych zvaroch a hromadne vyrábaných-štandardných dieloch. Zlepšenie je obmedzené pre krátke, zložité a špeciálne-tvarované zvary, takže nemožno slepo očakávať desaťnásobné zvýšenie účinnosti.
Automatizovaná výroba-šetriaca prácu
Bezobslužná nočná{0}}zmena je k dispozícii po dokončení uvedenia do prevádzky. Ľudské zdroje sa presúvajú z manuálneho zvárania na programovanie, uvádzanie nástrojov do prevádzky a kontrolu zariadení, čím sa zmierňujú ťažkosti pri nábore profesionálnych zváračov.
Vylepšená prevádzková bezpečnosť
Operátori sú umiestnení mimo bezpečnostného krytu lasera, čím sa vyhýbajú priamym zraneniam spôsobeným silnými svetelnými popáleninami, -rozstrekom pri vysokej teplote, výparmi zo zvárania a vystavením výparom zinku.
Kompatibilné so zváraním špeciálnych materiálov
Podporuje prelínové zváranie uhlíkovej ocele, nehrdzavejúcej ocele, pozinkovaného plechu, zliatiny hliníka, medi, zliatiny titánu a rôznych kovov. Stabilnú tvorbu zvaru je možné dosiahnuť pre vysoko reflexné materiály v spojení s vysokovýkonnými laserovými generátormi.
Ako si vybrať laserového zváracieho robota
Postupné obmedzenia pri výbere zariadenia: Výkon lasera → Typ tela robota → Pomocné príslušenstvo. Rozsah výberu nasledujúcej položky sa zúži až po potvrdení predchádzajúceho parametra.
Krok 1: Stanovte výkon lasera na základe materiálu obrobku a hrúbky dosky
K dispozícii sú dva typy vláknových laserov: kontinuálne-vlnové vláknové lasery (ideálne pre hlboké penetračné zváranie a hrubé plechy) a pulzné vláknové lasery (pre ultra-tenké presné komponenty). Nižšie uvedená tabuľka slúži ako referencia pre výber kontinuálneho-vláknového lasera. Skutočný prienik zvárania je ovplyvnený množstvom rozostrenia, rýchlosťou zvárania, režimom podávania drôtu, typom ochranného plynu a montážnou medzerou. Overenie procesu je povinné pred formálnou sériovou výrobou.
Referenčná tabuľka výberu pre kontinuálne{0}}vlnové vláknové lasery
| Materiál | 1 – 1,5 kW nepretržitý-vlnový vláknový laser | 2 – 3 kW nepretržitý-vlnový vláknový laser | 6 kW a viac kontinuálny-vlnový vláknový laser | Špeciálne poznámky |
|---|---|---|---|---|
| Uhlíková oceľ | Autogénne zváranie tenkých plechov 2 mm alebo menej | Zváranie prídavným drôtom pre dosky 2–5 mm | Viac{0}}prechodové zváranie s hlbokým prienikom pre dosky 5–10 mm | 2kW a 3kW modely sú bežné možnosti pre všeobecné konštrukčné diely |
| Nerezová oceľ | Presné tesniace komponenty Menšie alebo rovné 2 mm | Plechové skrine s hrúbkou 2–4 mm | Hrubé konštrukčné prvky 4–8 mm | Uprednostňuje sa tienenie argónom, aby sa zabránilo oxidácii a žltému zafarbeniu |
| Pozinkovaná oceľ | Tenké dosky 1,2 mm alebo menej; odstránenie zinkovej vrstvy je potrebné vopred | Skrinky 2–4 mm; oscilačné zváranie je povinné | Hrubé pozinkované konštrukčné prvky | Odparovanie zinku ľahko spôsobuje hustú pórovitosť; priame autogénne zváranie je zakázané |
| Zliatina hliníka | Použiteľné iba pre ultra{0}}tenké obrobky do 0,8 mm | Zváranie prídavným drôtom pre tenké plechy 1–3 mm | Hliníkové platne strednej{0}}hrúbky 3 – 6 mm | Vysoká odrazivosť lasera; prijať negatívny proces rozostrenia a zvýšiť prietok ochranného plynu |
| Meď / mosadz a iné vysoko reflexné materiály | Ťažko vytvoriteľné efektívne zvary; neodporúča sa | Zváranie tenkých plechov s prísnou kontrolou procesu a prídavným drôtom | Vyžaduje sa vysoko{0}}výkonný laser nad 6 kW plus pulzný priebeh | Nevyhnutná je predúprava povrchového leštenia a tienenie čistým argónom |
Dve bežné mylné predstavy pri výbere výkonu lasera
Slepé obstarávanie modelov s ultra{0}}vysokým{1}}výkonom: Povedie to k vyšším nákladom na nákup vybavenia, vodné chladenie a bezpečnostnú ochranu. Tenké platne sú veľmi náchylné na prepálenie-. Je potrebné vyhradiť len 10%–20% výkonovú rezervu; top-výkonné-modely nie sú potrebné.
Zanedbanie energetických požiadaviek pre vysoko reflexné materiály: Hliník a meď odrážajú väčšinu laserovej energie. Pri rovnakej hrúbke plechu je požadovaný výkon lasera viac ako dvojnásobný v porovnaní s uhlíkovou oceľou. Výber výkonových parametrov na základe uhlíkovej ocele bude mať za následok neúplnú fúziu a studené zvary.
Krok 2: Výber tela robota (porovnanie dvoch typov robotov, ručné laserové zváranie je vylúčené)
Tento výber platí len pre 6-osové zariadenia pre automatizované pracovné stanice, určené na základe výrobného výkonu, frekvencie výmeny produktu, výrobného priestoru a rozpočtu:
1. Pevné 6-osové priemyselné robotické ramenoAplikačné scenáre: Hromadná výroba jedného produktu,-výrobné linky s vysokým cyklom a ťažké hrubé-plechové obrobky. Výhody: Vysoké užitočné zaťaženie, široký voliteľný dosah, vysoká rýchlosť pohybu a vynikajúca stabilita pre dlhodobú-nepretržitú prevádzku. Nevýhody: Veľká obsadenosť podlahovej plochy, vyššie investície do prispôsobenej uzavretej laserovej bezpečnostnej kabíny a dlhší čas uvedenia do prevádzky pri výmene produktov.
2. Kolaboratívny robot (Cobot)Aplikačné scenáre: stredná a malá-sériová výroba, časté zmeny produktov pre viacero typov produktov, obmedzený priestor v továrni a obmedzené rozpočty. Výhody: Nevyžaduje sa žiadna ťažká-bezpečnostná kabína, vysoká flexibilita, rýchle premiestnenie a výmena nástrojov, ako aj jednoduchá obsluha a uvedenie do prevádzky. Nevýhody: Relatívne nízke užitočné zaťaženie, nižšia rýchlosť pohybu ako v prípade priemyselných robotických ramien a obmedzená výrobná kapacita v pracovných podmienkach vyžadujúcich zváranie hrubých plechov s hlbokým prienikom.
Zhrnutie výberu
Vyberte si 6-priemyselný robot, ak sa vyžaduje vysoká výrobná kapacita a-jednodruhová hromadná výroba. Rozhodnite sa pre kolaboratívneho robota pre výrobu viacerých-rôznych druhov, obmedzený priestor dielne a nízke{5}}nákladové nasadenie automatizácie základnej úrovne.
Krok 3: Kontrolný zoznam pre výber základných pomocných komponentov
Laserová zváracia hlava
Preferované sú zváracie hlavy s funkciou oscilačného zvárania, ktoré dokážu kompenzovať montážne medzery v rozsahu od 0,2 mm do 0,8 mm a rozšíriť zvarové švy. Ohnisková vzdialenosť sa musí zhodovať s pracovným priestorom obrobkov. Oscilačné zváracie hlavy sú povinné pre pozinkované oceľové plechy a hliníkové obrobky.
Laserový generátor
Výkon musí zodpovedať parametru určenému v prvom kroku výberu zariadenia. Odporúčajú sa značky s miestnym-popredajným servisom a nízkou mierou zlyhania. Kontinuálne-vlnové vláknové lasery sa používajú na nepretržité zváranie s hlbokým prienikom, zatiaľ čo pulzné lasery sa používajú na mimoriadne-tenké presné diely.
Servo podávač drôtu
Na zabezpečenie stabilného podávania drôtu bez zaseknutia je potrebný servo{0}}poháňaný podávač drôtu. Podporuje bežné priemery drôtov 0,8 mm, 1,0 mm a 1,2 mm. Podávanie drôtu je možné vynechať, aby bolo možné použiť autogénne zváranie len pre tenké-presné preplátované spoje s montážnymi medzerami menšími ako 0,1 mm. Zváranie prídavným drôtom je povinné pre hrubé plechy, veľké medzery a spoje s vysokým-napätím.
Systém sledovania videnia zvaru
2D Vision: Nízke náklady, vhodné pre jednoduché rovné zvary.
3D laserové videnie: Schopné detekovať medzery, merať výškový rozdiel a automatickú korekciu odchýlok, čo je nevyhnutné pre rôzne -rôzne a vysoko{2}}presné obrobky. Systém počítačového videnia je možné odstrániť, aby sa znížili náklady na masovo{4}}vyrábané jednoduché{5}}typy obrobkov.
Priemyselný chladič
Chladič musí byť prispôsobený menovitému výkonu lasera. Dvojité-chladiče s duálnym{2}}riadením sa vyžadujú pre modely s vysokým-výkonom, aby chladili laserový generátor a zváraciu hlavu oddelene. Poddimenzované chladiče spôsobia zníženie výkonu zariadenia a priamo znížia účinnosť cyklu výrobnej linky. Dodatočná rezerva chladiacej kapacity pre chladiče by mala byť vyhradená pre dielne s vysokou teplotou okolia.
Kľúčové body procesu pre robotické laserové zváranie
Ovládanie začiatku oblúka / konca oblúka
Pridajte do programu robota funkcie postupného{0}}navyšovania a znižovania výkonu{1}}, aby ste sa vyhli pórovitosti pri iniciácii oblúka a trhlinám v kráteroch pri ukončení oblúka. Predĺžte trvanie ochranného plynu po-pri tenkých plechoch, aby ste zabránili oxidácii zvaru.
Parametre oscilačného zvárania
Štandardná šírka oscilácie sa pohybuje od 0,6 mm do 1,5 mm s frekvenciou oscilácií 10–30 Hz. Väčšia amplitúda oscilácie sa musí použiť pre väčšie montážne medzery.
Referenčná cestovná rýchlosť pre roboty (nepretržitý{0}}vlnový vláknový laser)
Autogénne tesniace zvary tenkého plechu: 800 – 2 000 mm/min
Stredné a hrubé plechové prídavné drôtené konštrukčné zvary: 300–800 mm/min
Vysoko reflexné obrobky z hliníkovej zliatiny: 200–500 mm/min
Viac{0}}vrstvové a viac{1}}prechodové zváranie
Pre dosky hrubšie ako 6 mm je potrebné vrstvené zváranie. Použite vysoký výkon pre koreňový prechod, aby ste zaručili penetráciu zvárania, a znížte výkon pre uzatvárací prechod, aby ste optimalizovali vzhľad zvaru. Povrchová vrstva oxidu sa musí vyčistiť po každej vrstve zvárania.
Ak chcete zistiť, či sa hodíme, predložte inžinierovi skutočnú požiadavku. Pošlite svoj výkres dielu, čas cyklu a obmedzenia buniek a my sa vám vrátime s konfiguráciou a časom prípravy.
