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

柜式氣體絕緣開關(guān)設(shè)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(shù)系列產(chǎn)品，逐漸成為金屬封閉開關(guān)設(shè)備的一個(gè)重要品種。

 

在充氣柜生產(chǎn)領(lǐng)域，通快為激光切割和焊接應(yīng)用提供設(shè)備、夾具和應(yīng)用技術(shù)。從多種焊接設(shè)備（Trulaser cell系列五軸機(jī)床/Trulaser Robot機(jī)器人系統(tǒng)），到可選的自動(dòng)化方案（激光全自動(dòng)焊/TIG+激光半自動(dòng)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(shè)備在迪拜充氣柜客戶現(xiàn)場

通快Trulaser Robot5020機(jī)器人焊接系統(tǒng)（以下簡稱5020）是通快為鈑金行業(yè)客戶應(yīng)用激光焊接技術(shù)所提供的高效高質(zhì)量解決方案，同時(shí)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(jī)床加工充氣柜的傳統(tǒng)方式不同，5020設(shè)備以良好的性價(jià)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(shè)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(qiáng)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(qiáng)筋增加箱體強(qiáng)度。取決于客戶需求，可以選擇TIG點(diǎn)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(diǎn)焊拼接柜體

充氣柜箱體在激光焊接之前，必須用氬弧點(diǎn)焊的方式把各個(gè)不銹鋼側(cè)板拼接起來，然后再用激光焊保證氣密性和焊接強(qiáng)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(qiáng)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(diǎn)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(huì)產(chǎn)生焊接缺陷導(dǎo)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(dá)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(shè)備的優(yōu)勢
 

1精確的重復(fù)定位

為了彌補(bǔ)加工誤差，通常會(huì)采用傳感器對焊縫位置進(jìn)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(jī)床設(shè)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(huì)在一定程度上拉長加工節(jié)拍，降低效率。而配置了自動(dòng)交換臺(tái)的5020系統(tǒng)，一方面可以實(shí)現(xiàn)加工與上下料同時(shí)進(jìn)行的高效生產(chǎn)模式，一方面因?yàn)闃O佳的重復(fù)定位精度和穩(wěn)定性而免去了傳感尋位時(shí)間。
 

2萬向氣體噴嘴

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

紅色箭頭代表側(cè)吹噴嘴無法覆蓋的位置

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

對此，通快設(shè)計(jì)了獨(dú)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(shí)，提供與同軸噴嘴一致的良好可達(dá)性——通過自動(dòng)旋轉(zhuǎn)，輕松覆蓋各個(gè)方向的焊縫，減少干涉。

3極佳的工藝一致性

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

而國內(nèi)充氣柜激光焊接設(shè)備大多采用簡易的線光尋焦并且通過調(diào)節(jié)機(jī)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(zhǔn)和穩(wěn)定，5020放棄了通過調(diào)節(jié)機(jī)械手臂來調(diào)整焦點(diǎn)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(dá)驅(qū)動(dòng)的自動(dòng)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(jī)快速精準(zhǔn)完成焦點(diǎn)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(shí)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(shù)在鈑金行業(yè)的成功運(yùn)用，不止得益于功能強(qiáng)大的5020設(shè)備，也得益于通快完善的激光焊接設(shè)計(jì)理論體系。

凝聚了通快在鈑金行業(yè)數(shù)十年經(jīng)驗(yàn)的鈑金設(shè)計(jì)和工裝設(shè)計(jì)課程，能夠促進(jìn)激光焊接技術(shù)從單品打樣到生產(chǎn)盈利的有效過渡。

充氣柜自動(dòng)裝夾工裝（無需人工點(diǎn)焊）

精巧的鈑金工裝，效率的數(shù)倍提升

5020，鈑金加工的藝術(shù)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(shí)的完美形貌，卻忽視了只有恰當(dāng)?shù)目刂撇拍茏尲す鈴囊矮F進(jìn)化成可控的工具。

正因?yàn)槿绱耍?020設(shè)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(yuǎn)超常規(guī)的穩(wěn)定及如同復(fù)刻般精準(zhǔn)的工藝一致性。