充氣柜加工利器 | 通快激光焊接機器人：TruLaser Robot 5020

柜式氣體絕緣開關設備（Cubicle Gas Insulated Switchgear，簡稱C-GIS，我國俗稱充氣柜），是近十幾年來新發(fā)展起來的高新技術系列產(chǎn)品，逐漸成為金屬封閉開關設備的一個重要品種。

 

在充氣柜生產(chǎn)領域，通快為激光切割和焊接應用提供設備、夾具和應用技術。從多種焊接設備（Trulaser cell系列五軸機床/Trulaser Robot機器人系統(tǒng)），到可選的自動化方案（激光全自動焊/TIG+激光半自動焊），再到不同的組裝方式（折彎件組裝/平板拼裝），通快向全球客戶提供了全面且靈活的激光焊接充氣柜解決方案。

5020設備在迪拜充氣柜客戶現(xiàn)場

通快Trulaser Robot5020機器人焊接系統(tǒng)（以下簡稱5020）是通快為鈑金行業(yè)客戶應用激光焊接技術所提供的高效高質(zhì)量解決方案，同時滿足MTO（多品種小批量）以及MTS（大批量）生產(chǎn)的需求。與采用Trulaser Cell系列機床加工充氣柜的傳統(tǒng)方式不同，5020設備以良好的性價比和極佳的靈活性為充氣柜激光加工提供了新的可能。

采用5020設備加工充氣柜流程

1激光切割下料

充氣柜體材料一般是厚度3mm的不銹鋼板材。為滿足激光焊接對焊縫間隙需小于0.1mm的要求，板材邊緣需要光滑、無倒角、無毛刺。因此必須采用激光切割下料的方式，這是激光焊接充氣柜的前提條件。

2加強筋焊接

為保證充氣柜箱體長期放置戶外而不變形，板材內(nèi)部必須放置加強筋增加箱體強度。取決于客戶需求，可以選擇TIG點焊或激光斷續(xù)焊兩種方式。而通快為激光斷續(xù)焊又提供了三種方案：

3TIG點焊拼接柜體

充氣柜箱體在激光焊接之前，必須用氬弧點焊的方式把各個不銹鋼側板拼接起來，然后再用激光焊保證氣密性和焊接強度。

板材之間的搭接方式采用“L”型的拼接方式。采用這樣的拼接方式，板材之間的焊接橫截面最大，焊接強度最大，但是對于不銹鋼鋼板之間的拼接精度要求最高。由于激光光斑直徑在焦點處大約為0.4mm左右，而且是自熔焊沒有焊絲，如果板材之間的縫隙太大，則會產(chǎn)生焊接缺陷導致氣密性差。

4激光焊接充氣柜箱體

目前充氣柜焊接平均功率為4kW，焊接深度為3～4mm，焊接速度為2.5m/min – 4m/min。采用功率更高的激光器，能夠達到更大的焊深和更快的焊接速度以及更少的熱變形。西門子工廠的TruLaser Cell1005配置的就是功率為6kW的激光器。

5020設備的優(yōu)勢
 

1精確的重復定位

為了彌補加工誤差，通常會采用傳感器對焊縫位置進行精確定位。探針測量和視覺測量是兩種常見的方式。相對于視覺測量，通快在焊接機床設備上采用的探針測量不受光照影響，穩(wěn)定性好。

盡管如此，傳感定位系統(tǒng)都會在一定程度上拉長加工節(jié)拍，降低效率。而配置了自動交換臺的5020系統(tǒng)，一方面可以實現(xiàn)加工與上下料同時進行的高效生產(chǎn)模式，一方面因為極佳的重復定位精度和穩(wěn)定性而免去了傳感尋位時間。
 

2萬向氣體噴嘴

在激光焊接中，良好的噴嘴設計可以在防止氧化、抑制等離子體增加熔深，減少飛濺的同時加速冷卻。

紅色箭頭代表側吹噴嘴無法覆蓋的位置

國內(nèi)集成商大多采用簡易的側吹或者同軸噴嘴。相對同軸噴嘴，側吹噴嘴可以更好的防止焊道氧化并加速冷卻，但缺點是會大幅降低機器人姿態(tài)可達性，極易干涉。

對此，通快設計了獨到的萬向氣體噴嘴，這款噴嘴能夠在保證最佳焊接效果的同時，提供與同軸噴嘴一致的良好可達性——通過自動旋轉，輕松覆蓋各個方向的焊縫，減少干涉。

3極佳的工藝一致性

熱導焊和深熔焊是兩種常見的激光焊接工藝。熱導焊縫光滑圓潤，密封性好；深熔焊縫強度大，速度快。而焦點位置則是切換焊接工藝的關鍵，每一個毫米的偏離，都可能導致焊縫質(zhì)量的急劇轉變。

而國內(nèi)充氣柜激光焊接設備大多采用簡易的線光尋焦并且通過調(diào)節(jié)機器臂來調(diào)整離焦量，粗糙的解決方案帶來了粗糙的焊接質(zhì)量——飛濺、氣孔、裂紋等焊接缺陷極大的影響了良品率。

為了追求極致的精準和穩(wěn)定，5020放棄了通過調(diào)節(jié)機械手臂來調(diào)整焦點位置的傳統(tǒng)做法，取而代之的是在焊接頭內(nèi)集成了高精馬達驅(qū)動的自動調(diào)焦鏡片，最小調(diào)焦單位精確到了0.01mm，配合高倍率CCD相機快速精準完成焦點定位，這從根本上保證了穩(wěn)定的良品率，極大的減少了編程時間，降低了焊接過程中產(chǎn)生飛濺和裂紋的可能性。

4激光焊接中的通快“know how”

激光焊接技術在鈑金行業(yè)的成功運用，不止得益于功能強大的5020設備，也得益于通快完善的激光焊接設計理論體系。

凝聚了通快在鈑金行業(yè)數(shù)十年經(jīng)驗的鈑金設計和工裝設計課程，能夠促進激光焊接技術從單品打樣到生產(chǎn)盈利的有效過渡。

充氣柜自動裝夾工裝（無需人工點焊）

精巧的鈑金工裝，效率的數(shù)倍提升

5020，鈑金加工的藝術家

激光是一頭野獸，原始狂野又激情四射。但釋放激光只是焊接加工的開始，我們常常驚羨于它在被刻意展示時的完美形貌，卻忽視了只有恰當?shù)目刂撇拍茏尲す鈴囊矮F進化成可控的工具。

正因為如此，5020設備的魅力的才不止于產(chǎn)生極具美感的焊縫形貌，更在于遠超常規(guī)的穩(wěn)定及如同復刻般精準的工藝一致性。