機器人激光焊接汽車白車身鍍鋅板的實驗研究

馮文德

(廣州德恒汽車裝備科技有限公司，廣東 廣州 510800)

一、激光焊接概論

激光的含義是強光照射媒體，在媒體中，核能的電子獲得能源。激發(fā)下電子的軌道在低能狀態(tài)下移動到高能狀態(tài)時，通過外部復制的流動，在原子復制過程中得到原子的有力。這是一種能量的狀態(tài)。同時發(fā)光。這種光束是像入射光一樣的傳播方向，從而形成激光。因此，高地向導、高能量密度的激光就這樣形成了。在激光媒體兩側反射鏡中，觀光反射鏡中得到了光線，要在封閉的光振蕩器中進行才能提高光線的強度，從而提高光線的方向性。

激光焊接是以激光輸出和聚焦高能激光為熱源，對金屬進行銅焊或熔化焊接。激光焊接包括脈沖功率激光焊接和連續(xù)功率激光焊接。激光焊接過程中，激光與工件沒有直接接觸，具有很高的柔性。接頭對接或搭接。激光焊接技術可用于汽車零件的特殊材料焊接，由于其變形小、強度高，傳統(tǒng)焊接方法無法焊接，激光焊接的質量非常高。由于激光焊縫較平，焊接痕跡小，幾乎不需要修補。許多汽車公司正在使用這種焊接技術。采用激光焊接的方法焊接上汽通用汽車側壁與頂蓋的連接部位。激光焊接用于焊接外板與后蓋下板的接合位置。隨著汽車工業(yè)的不斷發(fā)展，激光焊接將得到越來越廣泛的應用。

二、機器人激光焊接系統(tǒng)

（一）系統(tǒng)概述

隨著科學技術的進步，越來越多的領域開始使用機器人技術，這顯示出了技術的先進發(fā)展。同時，機器人技術具有人工無法比擬的優(yōu)勢，可以有效地提高企業(yè)的技術水平和生產效率等等。機器人廣泛應用于行業(yè)，主要用于焊接、裝運、裝運、加工、噴霧等復雜的工作。世界上已經投入的機器人接近100萬臺，各種焊接工作的焊接機器人占機器人的45%以上。

目前，車體制造中主要焊接技術主要是激光焊接、電焊、mag、mig等，車體和車體的焊接技術。車體結構的焊接是側面和頂焊接。通過激光焊接焊接，減少某種差距的節(jié)能效果效果。有通過激光焊接提高車體的裝配程度，車體可以達到較高的強度，同時也可以保障車體的安全性，除此之外，激光焊接技術還能一定程度上降低車體制造的成本。減少車體的零部件，再整頓車體。激光焊接技術是次體焊接技術的次體。在制造過程中，應用主要是從20世紀80年代開始在車體焊接中出現(xiàn)。激光技術利用編輯器對準激光焦點，制造出巨大的能量。工作品在光束下，瞬間融入焊接成功。

（二）系統(tǒng)結構

機器人光纖激光焊接系統(tǒng)的主要組成部件包括機器人、光纖激光器、激光焊接頭。光纖激光器具有結構緊湊的水冷設計、高品質的光束質量、使用壽命長、低維護甚至零維護以及高電光轉換效率等特點，而且還配備一定長度的加工光纖，能夠很好地滿足機器人在三維立體空間工作的要求，同時具有簡單明了的控制接口，能夠很方便地通過機器人進行控制。通過機器人的示教編程得到了運動軌跡，再加上適當的激光控制，可以實現(xiàn)高精度、高柔性、高集成的激光焊接。

在整個系統(tǒng)中，機器人是整個系統(tǒng)的控制核心，它決定了激光的開啟/關閉時間、設定功率等參數，并控制了供氣裝置的運行狀態(tài)。對于單件焊接自動化來說，關鍵是解決機器人與其他設備之間的信息互連和協(xié)調問題。機器人和激光都提供了大量的數字口，這為兩者的互連提供了可能性。

三、實驗分析

（一）實驗過程

本焊接系統(tǒng)所用機器人為ABB IRB4400系列，主要實驗過程如下：

為了系統(tǒng)地研究鍍鋅板激光焊接的主要工藝參數，本文研究了不同功率、不同焊接速度、不同離焦量、不同保護氣流量、不同板間間隙等方式進行的各組試驗，通過試驗得出了各工藝參數對實際焊接質量的影響，并最終得出一組較合理的參數。實驗步驟如下：

1.切割樣件：用檄光切割機切割的焊件足以滿足裝配精度。

2.樣件表面清理：為減少焊接缺陷，用砂布蘸上丙酮擦拭焊接區(qū)域，清洗焊接部

位，去除油脂。

3.裝夾樣件：為了滿足激光焊接對被焊件裝配間隙的要求，為了保證焊接質量，

要精確裝配和固定好試件。采用自制的焊接夾具固定工件，保證工件的焊縫均勻平整，此外在鍍鋅板層之伽嵌入塞尺以保證一定的間隙。

4.激光對焦和激光束對中：通過操作機器人及編稗，確保焊接過程中激光束的對中和激光對焦點。

5.給定焊接工藝參數(激光功率、焊接速度、離焦量、板聞間隙等)。采用氬氣作為同軸保護氣和等離子體控制氣。

6.在監(jiān)控下完成激光焊接過程。保留樣件并做好標記，待分析。

實驗參數表格如下：

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經過實驗分析表明，當激光功率2000w，離焦量為-0.4mm，焊接速度為40mm／s，氬氣壓力為2bar，流量為0.7m3／h，板間隙為0.1mm時，能得到比較理想的焊縫質量。

強度拉伸試驗表明，鍍鋅板的激光接縫比基材強。母帶的金相結構為鐵素體+珠光體；熱影響區(qū)的金相結構為上貝氏體+低碳馬氏體+鐵素體；焊縫的金相結構為上貝氏體+低碳馬氏體。焊接區(qū)和熱影響區(qū)的硬度大約是基材的兩倍。

四、結論

汽車車體制造過程中，激光焊接技術得到廣泛應用，有效促進了汽車企業(yè)的經濟效率。激光焊接技術在汽車車體制造過程中具有廣闊的應用前景。機器人激光焊接技術的發(fā)展，極大地促進了車體的生產。運用機器人激光焊接，不但可以節(jié)約成本，同時減輕汽車的總質量，而且可以增強汽車材料的強度。所以，激光焊接技術會逐漸成為未來各大汽車制造商家的有效手段，在這樣的背景下，研究機器人激光焊接技術是目前不可逆的趨勢。不容忽視的是，機器人激光焊接必定會成為未來汽車制造的重要技術，希望本文的實驗數據可以為研究機器人激光焊接提供一些有效數據。