隨著汽車行業(yè)的發(fā)展，電阻點(diǎn)焊和激光遠(yuǎn)程焊接的應(yīng)用已頗具規(guī)模。這兩種工藝各有優(yōu)劣。對(duì)于激光遠(yuǎn)程焊接而言，其優(yōu)點(diǎn)是循環(huán)時(shí)間短，焊接效率高，同時(shí)具有激光焊縫的優(yōu)勢；相較于激光焊接而言，電阻點(diǎn)焊的主要特點(diǎn)在于自帶夾具，無需額外成本?，F(xiàn)在，我們有了一種新型激光焊接機(jī)，這種高效快速的焊接機(jī)集兩者的優(yōu)點(diǎn)于一身，安全、穩(wěn)固、且自帶夾持組件，這就是來自IPG光子公司的激光步進(jìn)線焊機(jī)（LSS1 ，LSS2及LSS3）。LSS系列激光步進(jìn)線焊機(jī)為一類激光設(shè)備，可在無額外激光安防護(hù)機(jī)制的生產(chǎn)線上直接應(yīng)用。由于傳統(tǒng)的激光焊接設(shè)備總是需要配備安全房，因此導(dǎo)致生產(chǎn)成本提高，所以相對(duì)于傳統(tǒng)的激光焊接設(shè)備而言，這種優(yōu)勢不言而喻。

 

 

     如今，這種新型焊接系統(tǒng)已應(yīng)用于白車身及鈑金件的生產(chǎn)，并顯示出無可比擬的優(yōu)勢：加工速度更快（循環(huán)時(shí)間更短）；長縫焊，因此部件強(qiáng)度更大、扭轉(zhuǎn)剛度更高；投入與電阻焊接系統(tǒng)相當(dāng)；能夠以較低的成本滿足更高的操作安全需求

 

     LSS模塊可將光纖生成的激光束引導(dǎo)至指定位置。出于安全考慮，激光束將由一個(gè)小角度漏斗形外殼進(jìn)行引導(dǎo)。外殼必須接觸所需焊接的零部件（如圖1所示），以屏蔽激光。

圖1：帶有夾持部件的激光步進(jìn)線焊機(jī)（左）及帶有C-槍的激光步進(jìn)線焊機(jī)（右）

 

     該模塊可在外殼確定的范圍（標(biāo)準(zhǔn)長度=40 mm）內(nèi)進(jìn)行有或無振蕩（+/-1 mm）功能的激光焊接。最簡便的應(yīng)用是將模塊安裝在工業(yè)機(jī)器人的第6軸上（負(fù)載30公 斤）。機(jī)器人將模塊移動(dòng)至所需的焊接位置，然后通過機(jī)器人將它放置在部件上。在部件下方的焊縫范圍內(nèi)設(shè)有一個(gè)固定工具，用作支撐點(diǎn)（如圖1所示）。

 

     在典型步進(jìn)作業(yè) （30 mm焊縫、30 mm間隔、30 mm焊縫） 時(shí)， LSS模塊能夠以30mm/ s的速度 ， 每1.3-1. 5 s進(jìn)行一次激光焊接（如圖2所示）。

圖2：電阻點(diǎn)焊機(jī)VS LSS激光點(diǎn)焊

 

       激光點(diǎn)焊模塊可以配備伺服驅(qū)動(dòng)模塊，這與配備了氣動(dòng)平衡（如圖1所示）的電阻焊槍相似 。 LSS/C-槍可通過工業(yè)機(jī)器人（負(fù)載80 kg）移動(dòng)至焊接位置，并以可編程控制力進(jìn)行閉合。C型槍的下部工具可提供夾緊力。另外，由于其恰好能夠反射激光輻射，因此又可構(gòu)成一層附加防護(hù)。由于LSS激光點(diǎn)焊系統(tǒng)的夾緊力由編程控制（0.5-3 kN），因此可確保精確度（間隙<0.2 mm）， 這也是激光焊接的必要條件。系統(tǒng)的補(bǔ)償模塊可補(bǔ)償各部件的位置和幾何結(jié)構(gòu)造成的誤差。系統(tǒng)中所使用的全部連接力（0.5-3 kN）均來自于激光焊接工具，無需機(jī)器人輔助。在典型步進(jìn)作業(yè)時(shí)，每1.7-2 s就可進(jìn)行一次縫焊。激光點(diǎn)焊的典型應(yīng)用就是白車身生產(chǎn)線中鈑金件的組裝（如圖3所示）。直到現(xiàn)在，白車身中仍有大量電阻焊接產(chǎn)生的焊點(diǎn)。新型焊接系統(tǒng)可用一條長約30 mm的焊縫 可取代兩個(gè)焊點(diǎn)（典型距離為30 mm）。

圖3： 當(dāng)電阻點(diǎn)焊機(jī)需要兩個(gè)機(jī)器人單元時(shí)，配有光纖激光器的LSS只需要一個(gè)機(jī)器人單元，就可以完成相同的工作

 

      通常30個(gè)電阻點(diǎn)焊的循環(huán)時(shí)間約為75 s，如果在相同的生產(chǎn)環(huán)境下，用激光線焊機(jī)取代電阻點(diǎn)焊機(jī)，則僅需要15條焊縫，循環(huán)時(shí)間縮減為37 s。此外，相較于電阻點(diǎn)焊機(jī)而言，該系統(tǒng)還有一個(gè)優(yōu)勢就是占地面積小，所需投資也更少。早在2010年首款LSS產(chǎn)品問世時(shí)，IPG就已在全自動(dòng)化車身生產(chǎn)線上成功完成了長期（超過18個(gè)月）測評(píng)。2012年，某新車型的規(guī)模化生產(chǎn)線落成。全球范圍內(nèi)各生產(chǎn)線上均采用了LSS激光焊接系統(tǒng)，用于鈑金件在指定位置的焊接。從2012年8月投產(chǎn)至2013年10月，逾20臺(tái)激光步進(jìn)線焊機(jī)通過自動(dòng)化生產(chǎn)線參與生產(chǎn)了550000臺(tái)白車身。該系統(tǒng)在每班生產(chǎn)1000臺(tái)車的生產(chǎn)線上每天連續(xù)三班生產(chǎn)。圖4及圖5表示車身及車門等不同焊接區(qū)域。

圖4：光纖激光線焊機(jī)在車門三角車窗的生產(chǎn)中進(jìn)行測試

 

當(dāng)LSS開始應(yīng)用于汽車行業(yè)后，IPG與眾多不同的汽車廠商展開了密切的合作，對(duì)模塊進(jìn)行持續(xù)改進(jìn)，以確保其性能穩(wěn)定，備受信賴。

圖5：激光點(diǎn)焊機(jī)在車頂框架生產(chǎn)中進(jìn)行測試

 

       鑒于整個(gè)系統(tǒng)（光纖激光器與LSS模塊）的高重復(fù)性，唯有長期穩(wěn)定的性能，才能達(dá)到高質(zhì)量的作業(yè)效果，從而降低車身的返修率。在與INPRO（INPRO是一家位于柏林的致力于提供汽車行業(yè)頂級(jí)生產(chǎn)系統(tǒng)的創(chuàng)新公司，合作伙伴包括戴姆勒、大眾、西門子、蒂森克虜伯及SABIC）的合作中，技術(shù)人員對(duì)激光點(diǎn)焊焊工藝與電阻點(diǎn)焊工藝進(jìn)行了對(duì)比。在充分考慮部件自身特點(diǎn)及碰撞性能的基礎(chǔ)上，物理和工藝優(yōu)勢往往意味著更高的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。技術(shù)數(shù)據(jù)表明，由新型焊接系統(tǒng)提供的振蕩激光焊縫的性能可達(dá)到甚至超過電阻點(diǎn)焊工藝的焊接性能，且所需生產(chǎn)時(shí)間縮短一半。經(jīng)濟(jì)效益對(duì)比結(jié)果顯示，假設(shè)800個(gè)單元，全自動(dòng)生產(chǎn)線，三班滿負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)，則總成本可降低6%至10%。除汽車行業(yè)外，該焊接系統(tǒng)還可用于鋁材（如造船行業(yè)或鐵路行業(yè)）及鋼材的焊接。