工艺升级之钣金设计在激光焊接箱体结构中的作用
- 2022-01-17 08:58:1410161
在通快应用工程师过往的工作中，也接触过类似的样件，而且我们也特别针对氩弧焊、气保焊等传统焊接和激光焊做过工艺优势的对比。
| 传统焊接的痛点 | 通快TruLaser Weld 5000 激光焊接的优势 |
| 焊接外观件时需要 繁琐的打磨整形 | 可以采用热导焊技术焊接外观 件，可以减少或者 完全消除后处理 |
| 焊缝一致性差、热影响区大、变形严重 | 焊缝一致性好、热影响区小、变形低 |
| 速度较慢 | 速度可以达到 氩弧焊的10-15倍以上 |
| 当对焊缝质量要求 (熔深稳定、低飞溅)较高时， 对操作工的要求极高 | 可以在三种工艺 (深溶、热导、填丝)之间 轻松切换 |
| 表1 激光焊接参数 | |||
| 焊接工艺 | 功率 （W） | 速度 （m/min） | 离焦量 （mm） |
| 激光 热导焊 | 3000 | 1.8 | 10 |
钣金设计在激光焊接
具有翻边45°斜接接口箱体结构中的应用
材料：
1.5mm厚的304不锈钢
箱体尺寸：
200mm×200mm×115mm
技术要点：
箱体折弯角度从下至上依次为90°、90°、80°
使用机床：
·TRUMPF TruLaser 3040激光切割机
·TRUMPF BendCell 5130折弯机
·TRUMPF TruLaser Weld 5000BE激光焊接机
样件示意图
对箱体结构搭边量的优化
图2 角焊缝搭边量改进
如图2、3所示，其中，t为板厚，a为搭接量占板厚的百分比，b为激光中心在板断面的位置，α为激光倾角。
图3 激光焊接搭边量
图4 搭边量优化示意图及实际激光焊接效果
通过TruLaser Weld 5000 BE自动调焦系统精确设置离焦量为10.00mm，调焦精度为0.01mm。通过高倍CCD相机精确定位b值，可以实现在不填加焊丝的情况下得到圆润的激光焊缝，如图4b所示。该搭边量优化方案适用于3mm及以下厚度，其中a、b、α值由t值决定。
边角释放槽的设计
在传统焊接过程中，一般采用矩形或圆形边角释放槽。但该类型边角释放槽，在进行激光焊接时极易造成焊穿或不饱满的情况。
图5 边角释放槽示意图
图6 边角释放槽激光焊接设计示意图
通过调用TRUMPF激光焊接边角释放槽工艺块，对产品结构进行优化。在激光焊接后，可以得到非常饱满、圆润的焊接效果，几乎不需要二次处理，极大的减少了后续加工的时间，如图7所示。
a)焊接前 b)焊接后
图7 边角释放槽实际激光焊接效果
翻边45°斜接接口的设计
在焊接不锈钢箱体结构中，由于折弯变形量的存在，在翻边45°斜接接口位置很难闭合紧密，如图8，A处所示，采用激光焊接极难处理。因此，该接口的设计将直接影响到箱体结构的焊接质量。同时在B处也会存在较大的孔隙，直接激光焊接很难处理。
图8 优化前结构示意图
对于该种情况，本文对箱体结构进行了优化。在设计时将台阶面部分金属进行切除，再延伸出两个小台阶面，如图9a所示，之后在展开时，以其端面为基准，将先前切除部分补齐，如图9b、9c所示。在图8中B处，做两个台阶面交错延伸，以增加金属补偿量，弥补在此处产生的孔隙，如图9d所示。
图9 翻边45°斜角接口钣金设计示意图
图10 翻边45°斜角接口激光焊接效果
图10为实际激光焊接之后的效果。由图10a可以看到在接口处闭合紧密，完全满足激光焊接工艺要求。焊缝表面美观，过渡自然，无凹陷、焊穿等现象。
TruLaser Weld 5000 BE优点：
将光学控制和运动控制完美结合的成熟操作系统
可在深熔焊、热导焊和填丝焊三种工艺间灵活换
可焊接几乎所有种类的接头形式
(需进行可达性检验)
好啦~以上就是我们激光焊接应用工程师的全部技术分享！含金量满满的哟~