[]论文范文【精品】三轴激光扫描焊接系统

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1、三轴激光扫描焊接系统三轴激光扫描焊接系统［摘耍］激光焊接在工程应用中越来越广泛，三轴激光焊接在自动化焊接中发挥重要的作用。本文介绍了在原有设备条件下，针对原有二维激光焊接所出现的问题，利用激光器与扫描头的结构特色，开发出一套基于三轴的激光焊接设备。实践表明，该系统操作方便，极大提高了工作效率；完全可以进行各种汽车零部件的焊接，为激光焊接工艺的改进提供了有利的条件。［关键词］激光；三轴；扫描焊接；中图分类号:E963文献标识码：A文章编号:1009-914X(2014)30-0006-010、引言随着工业的迅速发展，激光已经开始在人们的生活中普及开来,随之孕育了许多的产品，例如美容的激光祛斑、医

2、学的激光矫正近视、军事的激光武器、工业的一系列激光设备等。在工业方面，为了提高焊接效率。激光焊接近来运用越来越广泛，rtr丁激光辐射的能量释放迅速，点焊过程只有几毫秒，能量密度高，热量集中，作用时间很短.激光焊接另一优越在于可用反射镜或偏转棱镜或光导纤维，将激光光束在任何方向上弯曲或聚焦，引导到难以接近的部位。激光焊接最适合微型，精密，排列非常密集和热敏感材料的焊件如电子制造领域。激光焊接的真正作用是实现车身轻量化，降低制造成本。如果车身结构屮有大量的点焊，将两个焊头夹在工件边缘上进行焊接，凸缘宽度一般需耍16毫米，而激光焊接是单边焊接，只需要5毫米。有研究表示，如果最大程度应用激光焊接技术，

3、每辆车可以节省多达40公斤的钢材。用传统点焊焊接两片0・8毫米的钢板冲压件，平均焊接频率是20点/分钟，焊距是25毫米，因此焊接速度为0.5米/分钟，而用激光焊接后速度可以达到5米/分钟以上。对车友而言，结论性的就是激光焊接并不会对整个车身强度起到决定性的作用，车身激光焊接的优势更多的是表现在车身轻量化，降低制造成本和提高生产效率±o1、激光焊接激光焊接是以可聚焦的激光束作为焊接能源。当高强度激光照射在被焊材料表面上吋，部分光能将被材料吸收而转变成热能，使材料熔化，从而达到焊接的冃的。一般要根据被焊材料的光学性质（如反射和吸收）和热学性质（如熔点、热传导率、热扩散率、熔化潜热等）来决定所使用的

4、激光的功率密度和脉宽等。对普通金属來说，光强吸收系数大约在105-109厘米-1数量级。如果激光的功率密度为105〜109瓦/厘米2,则在金属表面的穿透深度为微米数量级。为避免焊接时产&金属飞溅或陷坑，要控制激光功率密度，使金属表面温度维持在沸点附近。对一般金属，激光功率密度常取105-106K/厘米2左右。2、三轴扫描激光焊接在激光焊接的基础上现在有进一步发展出了激光扫描焊接，它是近几年出现在国内外市场上的一种高效焊接技术，它能针对多点焊接,能极大的提高工作效率。它与传统激光焊接的主要区别在于激光束的定位方式。激光扫描焊接技术通过激光束入射到扫描振镜的X、Y、Z轴两个反射镜上，计算机控制反射

5、镜的角度，实现激光束的任意偏转，使具有一定功率密度的激光聚焦在加工工件表面的不同位置，实现焊接功能，同吋负透镜的线性移动，使焦点位置在Z方向上具有一定的调节范围，激光扫描焊接的原理如图1所示。由于聚焦镜聚焦距离长，反射镜小角度偏转即可实现激光束在焊点（缝）之间可快速切换，其定位吋间儿乎为零。在国外，激光扫描焊接一般以长焦距、大扫描范围和高度灵活的激光束偏移为主要优点,其可以利用500mni或更长的焦距，扫描焊接范围一般超过1m,因此国外也将扫描焊接系统称为远程焊接系统（RemoteWeldingSystem,RWS）,更长的工作距离可以大幅降低激光污染。为了减少振镜扫描聚焦平面上的枕形畸变，激

6、光束需采用动态聚焦技术或者f-0场镜对光束进行补偿，保证工件水平面上激光功率密度相等，两种补偿方式的差别主要是扫描范围大小不一样。国外目前也将机械手与扫描焊接技术配合，称作robscanwelding,利用机械手多个自由度的灵活移动，可以将振镜扫描头定位到任意一点和任意的角度，针对大零件、复杂曲面零件进行快速的多点焊接，所以也称作三维激光扫描焊接,该技术被称Z为“飞行加工”(processing-on-the-门y),这是目前最为高效的焊接技术。3、系统硬件在整个系统中，硬件是必备的基础部分。激光器与扫描头的互联,关键是确定I/O的连接方式。激光器自身配备了多个相关的I/O口，根据设备自身的设

7、置和系统工作的需求，确定相关的连接方式。在系统的连动装置中，采用供气装置进行控制，气路中串接了相关的电磁阀。通常情况下，电磁阀线圈通电吋，吸住可动铁芯而打开导阀口，便可形成通路。木设计中，通过采用数字输出(DO)控制串接在气路中的电磁阀來实现对供气装置的相关控制。如下图2：4、结束语本文在三轴激光焊接系统应用过程中，其操作方便，供气、功率输出及动作实现了自动化，焊接质量和范围有了明显的提高，极大地