Kako odabrati robote za lasersko zavarivanje
Što je robotsko lasersko zavarivanje i njegov princip rada?
Robotsko lasersko zavarivanjekombinira fokusirani laserski izvor svjetlosti s programabilnim industrijskim robotima ili kolaborativnim robotima. Zamjenjuje ručne ručne operacije stabilnim i kontroliranim mehaničkim pokretima kako bi se postigao visok stupanj ponovljivosti u postupcima zavarivanja.
Laserska zraka-energetske-gustoće precizno je fokusirana na spoj izradaka, trenutačno topeći metal na lokalnoj razini kako bi se stvorila mala rastaljena lokva. Pokretana robotom, laserska glava se kreće konstantnom brzinom. Rastaljeni metal kontinuirano se širi, a zatim se brzo hladi i skrućuje, stvarajući zavar s gustim metalurškim vezama.
Osnovne značajke: Laser isporučuje visoko koncentriranu energiju s iznimno niskim unosom topline i uskom zonom-zahvaćene toplinom (HAZ), što rezultira minimalnom deformacijom obradaka uslijed zavarivanja. Pogodan je za zavarivanje tankih ploča, preciznih dijelova i različitih metala.
Rječnik stručnih pojmova
| Profesionalni termin | Definicija |
|---|---|
| Zona-zahvaćena toplinom (HAZ) | Područje uz zavareni šav koje je zagrijano, ali ne i otopljeno. Manja zona utjecaja-topline dovodi do manje deformacije obratka uslijed zavarivanja. |
| Otopljeni bazen | Lokalno područje tekućeg metala nastalo je nakon što laser otopi zavareni spoj. |
| Unos topline | Energija apsorbirana po jedinici duljine zavarenog šava. Glavna prednost laserskog zavarivanja leži u koncentriranoj energiji i malom ukupnom unosu topline. |
Osnovne prednosti robotskog laserskog zavarivanja
Ultra-visoka točnost ponavljanja pozicioniranja
Točnost ponavljanja pozicioniranja industrijskog robota sa 6 osi doseže 0,02~0,05 mm. Za masovnu proizvodnju tisuća izradaka, položaj zavara, dubina prodiranja i formiranje zavara ostaju potpuno dosljedni, eliminirajući pogreške pri ručnom radu i uvelike smanjujući stope prerade.
Niska deformacija i vrhunska kvaliteta površine
S malim unosom topline, tanke ploče ne pokazuju vidljivo savijanje nakon zavarivanja. Varovi su uski i glatki, što omogućuje izostavljanje ili znatno pojednostavljenje procesa brušenja, što značajno smanjuje stopu popravka.
Znatno poboljšana učinkovitost obrade
Za zavare iste duljine, brzina zavarivanja laserskog robotskog sustava za zavarivanje je 3 do 8 puta veća od TIG zavarivanja i 2 do 5 puta od MIG zavarivanja. Povećanje učinkovitosti najizrazitije je za dugačke ravne zavare i standardne-proizvedene dijelove. Poboljšanje je ograničeno na kratke, složene i posebne -oblikovane zavare, tako da se deseterostruko povećanje učinkovitosti ne smije slijepo očekivati.
Automatizirana-proizvodnja koja štedi rad
Rad u noćnoj-smjeni bez nadzora dostupan je nakon dovršetka puštanja u pogon. Ljudski resursi prebačeni su s ručnog zavarivanja na programiranje, puštanje alata u pogon i inspekciju opreme, čime se smanjuju poteškoće u zapošljavanju profesionalnih zavarivača.
Poboljšana radna sigurnost
Operatori su smješteni izvan sigurnosnog kućišta lasera, izbjegavajući izravne ozljede uzrokovane jakim svjetlosnim opeklinama, visoko{0}}temperaturnim prskanjem, dimom od zavarivanja i izlaganjem parama cinka.
Kompatibilan sa zavarivanjem specijalnih materijala
Podržava preklopno zavarivanje ugljičnog čelika, nehrđajućeg čelika, pocinčanog lima, aluminijske legure, bakra, titanijske legure i različitih metala. Stabilno formiranje zavara može se postići za visoko reflektirajuće materijale u kombinaciji s-laserskim generatorima velike snage.
Kako odabrati robota za lasersko zavarivanje
Sekvencijalna ograničenja u odabiru opreme: Snaga lasera → Vrsta tijela robota → Pomoćni dodaci. Opseg odabira sljedeće stavke sužava se tek nakon što se potvrdi prethodni parametar.
Korak 1: Odredite snagu lasera na temelju materijala obratka i debljine ploče
Dostupne su dvije vrste vlaknastih lasera: vlaknasti laseri s kontinuiranim-valovima (idealni za zavarivanje dubokim prodiranjem i debele ploče) i pulsirajući vlaknasti laseri (za ultra-tanke precizne komponente). Tablica u nastavku služi kao referenca za odabir lasera s kontinuiranim{3}}valnim vlaknima. Na stvarnu penetraciju zavarivanja utječu količina defokusiranja, brzina zavarivanja, način dodavanja žice, vrsta zaštitnog plina i montažni razmak. Probna provjera procesa obavezna je prije službene masovne proizvodnje.
Referentna tablica odabira za lasere s kontinuiranim-valnim vlaknima
| Materijal | 1–1,5 kW kontinuirani{2}}laser s vlaknima | Laser s vlaknima s kontinuiranim-valovima snage 2–3kW | Laser s kontinuiranim{1}}valnim vlaknima snage 6kW i više | Posebne napomene |
|---|---|---|---|---|
| Ugljični čelik | Autogeno zavarivanje za tanke ploče Manje ili jednako 2 mm | Zavarivanje punilne žice za ploče 2–5 mm | Više{0}}zavarivanje dubinskim prodiranjem za ploče 5–10 mm | Modeli od 2kW i 3kW glavne su opcije za opće konstrukcijske dijelove |
| Nehrđajući čelik | Komponente za precizno brtvljenje Manje od ili jednako 2 mm | Ormari od lima debljine 2–4 mm | Debele strukturne komponente od 4–8 mm | Poželjna je zaštita od argona kako bi se izbjegla oksidacija i žuta promjena boje |
| Pocinčani čelik | Tanke ploče Manje ili jednako 1,2 mm; potrebno je unaprijed ukloniti sloj cinka | Ormari od 2–4 mm; oscilirajuće zavarivanje je obavezno | Debele pocinčane konstrukcijske komponente | Isparavanje cinka lako uzrokuje gustu poroznost; zabranjeno je izravno autogeno zavarivanje |
| Aluminijska legura | Primjenjivo samo za ultra-tanke izratke unutar 0,8 mm | Zavarivanje punilne žice za tanke ploče od 1–3 mm | Aluminijske ploče srednje{0}}debljine od 3–6 mm | Visoka refleksija lasera; usvojiti proces negativnog defokusiranja i povećati brzinu protoka zaštitnog plina |
| Bakar/mjed i drugi materijali s visokom refleksijom | Učinkovite varove koje je teško oblikovati; ne preporučuje se | Zavarivanje tankih ploča uz strogu kontrolu procesa i žicu za punjenje | Potreban je visoko{0}}laser snage iznad 6kW plus pulsni valni oblik | Potrebna je prethodna obrada za poliranje površine i zaštita čistim argonom |
Dvije uobičajene zablude pri odabiru snage lasera
Nabavka na slijepo modela ultra-velike-snage: To će dovesti do većih troškova u kupnji opreme, vodenom hlađenju i sigurnosnoj zaštiti. Tanke ploče vrlo su sklone-pregorevanju. Potrebno je rezervirati samo 10%–20% margine snage; vrhunski-modeli visoke-snage su nepotrebni.
Zanemarivanje zahtjeva za napajanjem za visoko reflektirajuće materijale: Aluminij i bakar reflektiraju većinu laserske energije. Za istu debljinu ploče, potrebna snaga lasera je više nego dvostruko veća od one za ugljični čelik. Odabir parametara snage na temelju ugljičnog čelika rezultirat će nepotpunom fuzijom i hladnim zavarima.
Korak 2: Odabir tijela robota (usporedba dviju vrsta robota, isključeno ručno lasersko zavarivanje)
Ovaj se odabir odnosi samo na opremu sa 6 osi za automatizirane radne stanice, određeno na temelju proizvodnje, učestalosti promjene proizvoda, tvorničkog prostora i proračuna:
1. Fiksna 6-osna industrijska robotska rukaScenariji primjene: masovna proizvodnja jednog proizvoda, visoko{0}}ciklusne proizvodne linije i teški debeli-pločasti obradaci. Prednosti: velika nosivost, širok opcijski raspon dohvata, velika brzina kretanja i izvrsna stabilnost za dugotrajan-neprekidni rad. Nedostaci: velika zauzetost prostora, veća investicija za odgovarajuću zatvorenu lasersku sigurnosnu kabinu i dulje vrijeme puštanja u pogon za promjenu proizvoda.
2. Kolaborativni robot (Cobot)Scenariji primjene: srednja i mala -serijska proizvodnja, česte izmjene proizvoda za više vrsta proizvoda, ograničeni tvornički prostor i ograničeni proračuni. Prednosti: Nije potrebna te{2}}sigurnosna kabina, velika fleksibilnost, brzo ponovno pozicioniranje i zamjena alata, kao i jednostavan rad i puštanje u pogon. Nedostaci: Relativno mala nosivost, niža brzina kretanja od industrijskih robotskih ruku i ograničen proizvodni kapacitet u radnim uvjetima koji zahtijevaju zavarivanje dubokim prodiranjem za debele ploče.
Sažetak odabira
Odaberite industrijskog robota sa 6-osi ako je potreban visok proizvodni kapacitet i masovna proizvodnja jedne-varijante. Odlučite se za kolaborativnog robota za više-raznovrsnu proizvodnju, ograničen prostor za radionice i niske-cijenovne početne automatizacije.
Korak 3: Kontrolni popis za odabir osnovnih pomoćnih komponenti
Glava za lasersko zavarivanje
Poželjne su glave za zavarivanje s funkcijom oscilirajućeg zavarivanja, koje mogu kompenzirati montažne praznine u rasponu od 0,2 mm do 0,8 mm i proširiti zavarene šavove. Žarišna duljina mora odgovarati radnom prostoru obratka. Oscilirajuće glave za zavarivanje obavezne su za pocinčane čelične limove i aluminijske izratke.
Laserski generator
Snaga mora odgovarati parametru određenom u prvom koraku odabira opreme. Preporučuju se marke s lokalnom-uslugom nakon prodaje i niskom stopom kvarova. Laseri s vlaknima s kontinuiranim-valovima koriste se za zavarivanje s kontinuiranim dubokim prodiranjem, dok se pulsirajući laseri koriste za ultra{4}}tanke precizne dijelove.
Servo dodavač žice
Potreban je servo{0}}dodavač žice kako bi se osiguralo stabilno uvlačenje žice bez zaglavljivanja. Podržava uobičajene promjere žice od 0,8 mm, 1,0 mm i 1,2 mm. Dodavanje žice može se izostaviti kako bi se usvojilo autogeno zavarivanje samo za tanke-pločaste precizne preklopne spojeve s montažnim razmacima manjim od 0,1 mm. Zavarivanje dodatnom žicom obavezno je za debele ploče, velike razmake i spojeve s visokim-naprezanjem.
Sustav za praćenje zavara
2D Vision: Niska cijena, pogodna za jednostavne ravne zavare.
3D laserski vid: Sposoban za otkrivanje razmaka, mjerenje visinske razlike i automatsku korekciju odstupanja, što je bitno za više-raznovrsne i visoko-precizne obrade. Sustav vida može se ukloniti kako bi se smanjili troškovi za masovnu-proizvedenu pojedinačnu-vrstu jednostavnih obradaka.
Industrijski rashladni uređaj
Hladnjak mora biti usklađen s nazivnom snagom lasera. Dvo-temperaturni dvostruki{2}}kontrolni rashladni uređaji potrebni su za-modele velike snage za odvojeno hlađenje laserskog generatora i glave za zavarivanje. Rashladnici premalih dimenzija potaknut će smanjenje snage opreme i izravno smanjiti učinkovitost ciklusa proizvodne linije. Dodatna granica kapaciteta hlađenja za rashladne uređaje trebala bi biti rezervirana za radionice s visokim temperaturama okoline.
Ključne procesne točke za robotsko lasersko zavarivanje
Kontrola početka / kraja luka
Dodajte funkcije postupnog povećavanja-i smanjivanja-snage u program robota kako biste izbjegli poroznost na početku luka i kraterske pukotine na kraju luka. Produžite trajanje post-protoka zaštitnog plina za tanke ploče kako biste spriječili oksidaciju zavara.
Parametri oscilacijskog zavarivanja
Standardna širina oscilacija kreće se od 0,6 mm do 1,5 mm s frekvencijom osciliranja od 10-30 Hz. Veća amplituda oscilacija mora se usvojiti za veće montažne raspore.
Referentna brzina putovanja za robote (laser s kontinuiranim-valnim vlaknima)
Autogeni zavareni-tanki limovi: 800–2000 mm/min
Strukturalni varovi srednje i debele ploče za punjenje žice: 300–800 mm/min
Izradaci od aluminijske legure visoke refleksije: 200–500 mm/min
Više{0}}slojno i više{1}}zavarivanje
Za ploče deblje od 6 mm potrebno je slojevito zavarivanje. Koristite veliku snagu za korijenski prolaz kako biste zajamčili prodiranje zavarivanja i smanjite snagu za završni prolaz kako biste optimizirali izgled zavara. Površinski sloj oksida mora se očistiti nakon svakog sloja zavarivanja.
Da biste vidjeli uklapamo li se, postavite pravi zahtjev pred inženjera. Pošaljite svoj crtež dijela, vrijeme ciklusa i ograničenja ćelija, a mi ćemo se vratiti s konfiguracijom i rokom isporuke.
