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技術資料

掃描式激光焊接機的應用

2011-11-26 返回列表

光纖傳導式激光焊接機

光纖傳導式激光焊接機引進國外先進技術,并在關鍵部件上采用優質進口部件生產而成的,具有重復精度高、定位精度高、焊接速度快和焊接范圍大等優點。

光纖傳導式激光焊接機與傳統激光焊接機相比具有高可靠性、易維護和操作簡便的獨特優勢,可用于電池、電子、通訊和五金等行業大批量生產企業的離線/在線焊接。

1.激光焊接機系統組成

光纖傳導式激光焊接主要由5部分組成:激光器系統、電源系統、光纖傳導系統、控制系統及冷卻系統。

(1)激光器系統(見圖2)


圖2激光焊接機系統組成

激光器系統主要由激光工作物質、泵浦氙燈、聚光腔和諧振腔組成。振鏡式激光焊接機激光工作物質為YAG棒。

激光工作物質:Nd:YAG晶體(進口配件);
激光波長:1.064mm;
輸出功率:0~400W;
脈沖頻率:0.1~100Hz(連續可調);
脈沖寬度:0.5~10ms(連續可調);
光束發散角:≤10mrad;
能量不穩定度:≤3%(激光功率);
光斑直徑:0.3~1.5mm;
焊接深度:0.2~0.8mm;
連續穩定工作時間:24h。

(2)電源系統

該電源主要由主電源、觸發電路、控制電路和保護電路等組成,具有過壓、過流保護裝置,其電源、脈寬和頻率均可調,可以根據需要設置輸出波形,以便于焊接不同材料。該電源操作面板具有電流、脈寬頻率。其具體技術指標如下:

輸入電源:380V±5%;
電源額定功率:12kW;
最大損耗功率:14kW;
脈沖工作電流:0~600A;
電源不穩定度:≤3%;
液晶控制面板:美觀大方,更便于編輯控制。

(3)光纖傳導系統

光束數量:單光束(多光束)光纖傳輸;
傳輸光纖芯徑:0.6mm;
光纖長度:3~5m;
輸出聚焦鏡焦距:f=100mm;
聚焦鏡工作距:75mm;
最小光斑直徑:0.3mm;
參考焊接熔深:0.1~0.5mm(低碳鋼或不銹鋼)。

激光光束由光纖傳輸到用戶需要加工(如干燥箱、多工位焊接臺)的位置及方位,聚焦鏡上加以聚焦,將聚焦鏡對稱放置在被焊工件即可實現快速焊接。

總之,隨著工藝要求的提高,有越來越多的生產過程將采用光纖激光傳導加工作為先進的生產手段。

(4)冷卻系統

激光專用冷卻系統是固體激光器中必不可少的輔助裝置。在固體激光器中,輸入脈沖燈中的能量只有很少一部分轉化為激光能量,其光轉換率大約為3%~4%,其余均轉化為熱的形式損耗掉了。

該冷卻系統采用一體化的2~3P水冷機,溫差在0.1℃范圍內。

2.技術參數

光纖傳導式激光焊接機技術參數如表1所示。

表1光纖傳導式激光焊接機技術參數

3.設備的主要優勢

該產品的導光系統采用了光纖傳導裝置,通過光纖的快速傳導,使激光的焊接能夠高效穩定的進行。根據焊接材料的不同,可以設定輸出能量波形、進行波形控制,以達到更為理想的焊接效果。

另外,該焊接機可配合機械手工作,與傳統的步進電機運動、激光光路固定連續焊接方式相比,焊接效率可提升3倍以上,實現激光在線焊接全自動化。

4.設備主要配置

光纖傳導式激光焊接機主要配置如表2所示。

表2光纖傳導式激光焊接機主要配置

振鏡式激光焊接機

與光纖傳導式激光焊接機一樣,振鏡式激光焊接機也是瑞通激光引進國外先進技術,并在關鍵部件上采用優質進口部件生產而成的,具有重復精度高、定位精度高、焊接速度快和焊接范圍大等優點,可用于電池、電子、通訊和五金等行業大批量生產企業的離線/在線焊接。

1.激光焊接機系統組成

振鏡式激光焊接主要由5部分組成:激光器系統、電源系統、振鏡掃描系統、計算機控制系統及冷卻系統。

(1)激光器系統

激光器系統主要由激光工作物質、泵浦氙燈、聚光腔和諧振腔組成。振鏡式激光焊接機激光工作物質為YAG棒。

激光工作物質:Nd:YAG晶體(進口配件);
激光波長:1.064mm;
輸出功率:0~300W;
脈沖頻率:0.1~100Hz(連續可調);
脈沖寬度:0.5~10ms(連續可調);
光束發散角:≤10mrad;
能量不穩定度:≤3%(激光功率);
光斑直徑:0.3~1.5mm;
焊接深度:0.2~0.8mm;
連續穩定工作時間:24h。

(2)電源系統

該電源主要由主電源、觸發電路、控制電路和保護電路等組成,具有過壓、過流保護裝置,其電源、脈寬和頻率均可調,可以根據需要設置輸出波形,以便于焊接不同材料。該電源操作面板具有電流、脈寬頻率。其具體技術指標如下:

輸入電源:380V±5%;
電源額定功率:10kW;
最大損耗功率:12kW;
脈沖工作電流:0~600A;
電源不穩定度:≤3%。

(3)光路及振鏡掃描系統

光學系統:1064nm基于振鏡的高精度反射、聚光系統。
擴束鏡:光束反射前多倍擴束組合透鏡。
F-θ透鏡(見圖4):進口配件,波長1064nm,焦距f為100或160mm,工作幅面70mm×70mm(標準)、110mm×110mm(可選配)。


圖4F-θ透鏡

激光校正:選用0.6328mm的He-Ne激光準直系統指示光軸位置,指示光與激光同軸,在加工時可達到尋跡指示的功能,并及時進行精確對位。

高速掃描振鏡是使激光按照預定軌跡運行的執行機構,它主要由高精度電機、電機驅動板、反射鏡、F-θ透鏡及直流供給電源組成。振鏡掃描焊接示意圖如圖5所示。


圖5振鏡掃描焊接示意圖

(4)計算機控制系統

計算機控制系統采用專用工業計算機,配置InterP4處理器,抗干擾的工業主板,中文WINDOWS2000操作系統。

基于WINDOWS界面的專業激光焊接軟件,全中文操作系統,兼容Photoshop、CoreDRAW和AutoCAD等多種繪圖軟件;能夠實現中英文文字、時間日期、條形碼和序列號等的焊接,輸出中英文、圖形和各類條形碼等。

①功能強大:軟件提供程序語言VisualBasic的多種可能性,用戶可充分發揮32位的技術潛力,軟件可在WINDOWS98、2000或NT下運行,采用標準工業控制卡對激光器和掃描頭的數據傳輸,速度較傳統方式提高近一倍;

②界面友好:軟件允許個性化的WINDOWS用戶界面設定,因此軟件可適應用戶個性化使用要求。

③基于WINDOWS界面的軟件具有:圖形化的操作界面;可調用多種格式的CAD圖形;多種中英文字體;直接對焊點的位置、間距進行調節;全面的激光參數數據庫。

(5)冷卻系統

激光專用冷卻系統是固體激光器中必不可少的輔助裝置。在固體激光器中,輸入脈沖燈中的能量只有很少一部分轉化為激光能量,其光轉換率大約3%~4%,其余均轉化為熱的形式損耗掉了。該冷卻系統采用一體化的3P水冷機,溫差在0.1℃范圍內。

(6)工作臺

采用三維電動可調式工作臺,操作方便靈活,定位精度高。X/Y/Z三個方向電動、手動調節,調節范圍為200mm×80mm×200mm。

2.技術參數

振鏡式激光焊接機技術參數如表3所示。

表3振鏡式激光焊接機技術參數

3.設備的主要優勢

振鏡式激光焊接機的導光系統采用了振鏡掃描裝置,通過振鏡的快速移動,使激光的點焊能夠高效穩定地進行。根據焊接材料的不同,可以設定輸出能量波形、進行波形控制,以達到更為理想的焊接效果。另外,該焊接機采用工業控制機和進口PLC的雙向控制,使高速度振鏡系統與數控工作臺能夠很好地結合在一起,與傳統的步進電機運動、激光光路固定連續焊接方式相比,焊接效率可提升10倍以上,實現激光在線焊接全自動化。

該設備焊接速度快、焊斑小,并且焊接時產生的熱量極少,熱變形極小,特別適用于超薄形不銹鋼電路板嵌件的點焊,主要應用領域包括電池行業、手機屏蔽罩、金屬手機外殼、金屬電容器外殼、硬盤、微電機、傳感器以及其他相關產品的高效率激光點焊或密封焊。

焊接范圍:110mm×110mm;

焦點處光斑直徑:0.3mm;

焊接速度:1~20點/s,因此在用于單點焊接時速度可以成倍的增長,目前在手機屏蔽板焊接的時間小于3s,直接體現了這一優點。

4.生產效率

舉例說明:選用原來的硬光路傳輸的激光焊接機焊接18650圓柱電池極耳(2點),效率為1100個/h;選用振鏡掃描式激光點焊機焊接18650圓柱電池極耳(多點),效率為2000個/h。

5.設備主要配置

振鏡式激光焊接機設備主要配置如表4所示。

表4振鏡式激光焊接機設備主要配置

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