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RLW-A在铝合金中的焊接应用

来源:激光制造商情

  发布:johnny

关键词:铝合金 激光焊接

2018-08-14

RLW-A在铝合金中的焊接应用
肖彬
(广州阿比泰克焊接技术有限公司激光应用实验室)
1、 前言

 
Figure 1 广州阿比泰克激光应用实验室
从20世纪80年代开始,激光焊接技术开始运用于汽车车身制造领域,主要是应用于激光焊接车身。激光技术采用偏光镜反射激光产生的光束使其集中在聚焦装置中产生巨大能量的光束,使工件在瞬间熔化,从而实现焊接过程。与常规的焊接方法相比, 激光焊接速度快、焊缝窄、热应变小, 搭接接缝减少, 可降低重量; 同时随着大功率、高性能激光加工设备的不断开发, 使得激光焊接技术在汽车制造业得到了广泛应用
RLW-A是Scansonic公司针对车身搭接焊缝、角焊缝、V型焊缝所研发的一款自适应激光熔焊头。具有焊接效率高、飞溅少、可减少法兰长度等优点,可适用于车门、发动机盖、汽车尾盖等悬挂件,也可适用于汽车纵梁、底板、踏板等机构件的焊接。除此之外,RLW-A搭载了SCeye模块,可实时跟踪焊缝,并记录焊接数据,对焊接工艺的改善有极大的参考作用。
2、焊接前的准备工作
2.1 RLW-A的配置

 
Figure 2现场总线概览图
RLW-A使用前需要与机器人进行通讯和配置。RLW-A可以支持多种通讯协议,常用的比如ProfiNet、DeviceNet,ProfiBus等,其他参数接口和电源接口均配有专门的标识,操作简便。
以KUKA机器人为例,基于ProfiNet通讯协议,RLW-A配备了专门的配置文件,在WorkVisual配置中可以直接导入使用,扫描到原始地址即可进行配置,填写通信字节,匹配信号。在九州体育,PLC以及附属设备都可正常运转的情况下,按照时序发送信号即可启动RLW-A进行工作。
2.2试验材料及方案
试验材料为Al5183。板材的尺寸为200mm×50mm,板厚为1 mm和1.2mm。九州体育选用的是德国TRUMPF公司的TruDisk6001,最大功率为6KW,光纤直径为200um。机器人选用的是KUKA机器人,型号为KR150 R2700 EXTRA。激光头选用的是Scansonic公司的RLW-A。离焦量为0mm,光斑大小为0.5mm。由于金属材料对激光有一定的反射,为了保护镜片,激光头绕X轴正向旋转10°,绕Y轴正向旋转10°。焊接结构为搭接,间隙量为0mm。
为了试验RLW在铝合金焊接中的可行性,先用酒精擦拭板材,确保没有杂质的干扰。在同种搭接结构下进行焊接。焊接后,观察焊缝形状,腐蚀断面,研究金相,另外通过Sceye观察成型情况。
3、RLW-A的焊接设置

 
Figure 3 process 设置界面
进入RLW HMI软件,需要设置一些基础参数,比如填入机器人的速度,激光运行功率等.,一些具体参数如表1所示。
表1 RLW设置部分参数
Laser Power
TCP Velocity
Start
2000 W
Value
100 mm/s
Process
2550W
Tracking range
End
2000 W
Max Y
16.5 mm
Start Ramp Time
20 ms
Max Y
-16.5 mm
End Ramp Time
100 ms
  
 针对间隙为0mm的搭接焊缝来说,需要设置的参数并不多,不需要开启Gap Compensation(针对有间隙的结构有焊接补偿功能),在保证Sceye能够搜索到焊缝的情况下,都能够顺利焊接。
4、结果及分析


 
如图4所示,可以看到焊缝的形状比较均匀,,焊接起弧和收弧能量都比较稳定,整个焊接过程飞溅较小对钣金表面没有损伤。在图5中,熔池深度最深约为0.5mm,达到了下层板厚41.7%,符合熔焊的焊接要求,上层板已经基本熔化和下层板紧密结合,无气孔,整个组织均匀一致。

 
Figure 6 焊接录像
Sceye录像记录了焊缝成型情况,通过观察,焊接过程中并无杂质或者其他焊缝缺陷,焊缝都是均匀成型,整个焊接质量良好,另外通过信号记录,可以看到焊接时序正常,按照规定启动了RLW。
5、结论
RLW-A运用在铝合金焊接中,具有很大的适用性。首先,和机器人及附属设备能够良好匹配,和市面上常用的机器人均能通信匹配。其次,在铝合金焊接中,具有良好的表现,并能对焊接过程进行监控,对工艺改善提供极大的参考价值。最后,RLW-A具有丰富的功能,不仅仅在零间隙的搭接中可以使用,还适用于深熔焊,有间隙的搭接等结构。