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       回顧幾年前，許多大的制造商在工廠的焊接應(yīng)用中使用了標準的 CO2 激光器。 那時大型系統(tǒng)安裝在遠離實際生產(chǎn)現(xiàn)場的獨立房間內(nèi)，為設(shè)備提供所需的能源。可以說是當時相對較新的激光焊接技術(shù)。隨著技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)代焊接系統(tǒng)越來越多地使用固態(tài)激光機，它的使用為我們帶來一系列的重大好處。

      在距離 Schwäbisch Gmünd 幾公里所處寧靜的 Heubach 鎮(zhèn)的 EMAG Automation 總部，可隨處發(fā)現(xiàn)了解熟知這一技術(shù)的人： 因為他們每天都與激光技術(shù)打交道。 “ 2008 年，我們 開始在自己的系統(tǒng)上使用固態(tài)激光機，因為與已有的CO2激光機相比，它們帶來的好處簡直是壓倒性的，” EMAG Automation 公司的CEO Andreas Mootz 博士說， “我們肯定是將固態(tài)激光機作為焊接精密零件的首選工具的先驅(qū)，如變速箱部件的加工。對系統(tǒng)和工藝技術(shù)的要求，特別是對夾緊裝置的要求，比使用CO2 激光器的要高得多。”

      優(yōu)點 1: 降低操作成本
 

      與激發(fā)氣體（激光介質(zhì)）和用于穩(wěn)定焊接過程的保護氣體不同，激光焊接系統(tǒng)的操作成本主要集中在兩個部分 – 激光的能源消耗和氣體成本。除了氣體消耗，昂貴的氣體傳輸也會帶來成本的增加。而使用固態(tài)激光機如碟片或光纖激光器，這些都可以輕松解決。 EMAG 系統(tǒng)的大多數(shù)應(yīng)用中均采用過濾過的壓縮空氣作為工序氣體，雖然它會在表面形成一層氧化物薄膜，但這樣不會影響焊縫質(zhì)量。
 

      CO2 激光器在能源消耗方面也不能與固態(tài)激光器相提并論。56 kW 的電流用于CO2 激光機，能產(chǎn)生 4 kW 的激光能量；而固態(tài)激光器僅需要17 kW，節(jié)能70%。另外，固態(tài)激光器還不需要過多冷卻。綜上所述，固態(tài)激光器的消耗大約是CO2 激光器的四分之一。

      優(yōu)點 2: 系統(tǒng)布局

     激光焊接機的節(jié)拍通常很短，常常只有幾秒鐘，就可以達到大批量生產(chǎn)的效率。因此，將其納入生產(chǎn)過程中的物流是一個重要因素。

      在 CO2 激光器系統(tǒng)中，激光束被引導(dǎo)，或換句話說，激光束通過反射鏡片系統(tǒng)被“傳輸”到焊接透鏡上。光源、冷卻裝置和加工站必須靠近布置。這樣就會導(dǎo)致一系列的弊端，如：會導(dǎo)致相同激光源用于多個焊接站的零件送料和出料復(fù)雜化。在實際應(yīng)用中，當使用碟片或光纖激光焊接系統(tǒng)時，因為空間要求很低，可以很容易地將它們集成到現(xiàn)有的生產(chǎn)線中，因此這些問題并不存在。由于傳輸光束可以使焊接站完全集成到物流中，光束可以相對容易地被引導(dǎo)，實際激光源可以離開系統(tǒng)高達 50 米。

      優(yōu)點 3: 質(zhì)量和速度

      成本下降、更好的系統(tǒng)布局，如果焊縫質(zhì)量比不上CO2 激光器加工的質(zhì)量，這些優(yōu)點則都毫無疑義。事實上比這更好，焊接速度在許多應(yīng)用中甚至可以更高。這樣就減少了工件的熱變形和節(jié)拍時間。

     總而言之，我們可以說，光纖/碟片激光技術(shù)比CO2 激光器更加高效并具有更快的焊接速度。也就是說，碟片類或光纖激光機也可以滿足當前零部件生產(chǎn)對于節(jié)能和汽車輕量化的要求。

       沒有激光器是沒有缺點的

      到目前為止，我們只討論了固態(tài)激光器的優(yōu)點，那么它有什么缺點嗎？ “其實，與CO2 激光器相比，我們還真不能說有什么缺點；我們有的是必須接受新的挑戰(zhàn)”，Mootz 博士說， “例如，在使用固態(tài)激光器如何達到比過去更高的加工精度”。一個小于50 微米的光束位置精度對機器、工件支架和夾具以及激光透鏡的焦距和對焦的要求是很高的”。EMAG ELC 完全滿足這些要求。例如，如果使用固態(tài)激光機會使焊渣增多，就要研發(fā)量身定制的能夠完全遮擋零部件的工裝。對于加工不同的零部件來說，就出現(xiàn)了更換裝備的次數(shù)問題，為此，EMAG 在ELC160 上發(fā)現(xiàn)了一個簡單而有效的解決方案。該系統(tǒng)采用了一個工具橋，可配置多達三個不同的工具套件，另外還集成安裝了一個煙霧抽吸裝置，這樣就可以在幾秒鐘內(nèi)進行換型，特別適用于高柔性的和高效地的大批量加工變速箱零部件。

      我們發(fā)現(xiàn)，在動力總成部件加工制造方面，沒有能夠替代固態(tài)激光器生產(chǎn)激光焊接系統(tǒng)的產(chǎn)品。然而，它們的使用需要大量的專業(yè)知識才能將這些優(yōu)點融入高效的激光機系統(tǒng)中，如EMAG 的 ELC 系列系統(tǒng)。而這些挑戰(zhàn)就是Heubach 的專家每天熟練掌控的內(nèi)容。.
 

     內(nèi)容說明和信息：

      術(shù)語：

     LASER – 激光是通過受激輻射進行光放大的縮寫。激光器實際上有三個主要的組成部分： 激光介質(zhì) (例如：CO2 或合成晶體)，其原子和分子通過泵，被轉(zhuǎn)化為更好的能量狀態(tài)，這也是激光的第二個主要組成部分。每個激光器的第三個組成部分最終確保在激光介質(zhì)中產(chǎn)生的高能量光子離開材料，最終構(gòu)成激光束的諧振器。

      焊渣 –焊渣是由工件在焊接過程中除去的、在表面形成的非常小的顆粒。焊渣對工件的質(zhì)量有不利的影響，因此應(yīng)盡可能地避免。

      泵送 – 泵送是激光介質(zhì)中的電子達到更高的能量級別時的激發(fā)。這通常通過輻射得到，如通過一個激光二極管等。

      固態(tài)激光器– 固態(tài)激光器是激光器的一種，其中的激光介質(zhì)為固態(tài)形式。它可以是晶體或玻璃，向其提供外來離子。也可參見CO2 激光機。

     激光二極管– 激光二極管是泵的基礎(chǔ)，在其中生成所需波長的泵輻射能量。與其他的光學(xué)介質(zhì)如弧燈相比，激光二極管已經(jīng)成為能源的來源，因為它具有更長的使用壽命和更高的效率水平。

     CO2 激光器– 在CO2 激光器上，采用CO2 氣體作為激光介質(zhì)，與固態(tài)激光器類似。

     激光器 – 碟片激光器是固態(tài)激光器的一種，其諧振器為碟片形晶體。通過該盤多次輸送泵輻射，以最大程度地吸收泵送的能量。

      光纖激光器 –顧名思義，光纖激光器由玻璃纖維充當激光介質(zhì)。玻璃纖維通過泵送的能量產(chǎn)生激光輻射。

      圖片文件： 8078

      ELC 160 激光焊接機的加工區(qū)域中正在加工齒輪。齒輪可在三個工作站進行加熱、壓裝和激光焊接。

     圖片文件： 8081.jpg

    激光焊接齒輪同步環(huán)。采用新型的ELC 160 光纖激光機，操作成本只有一半。

      圖片文件： 8035_2.jpg
    
      
    
      激光焊接的齒輪

 
 
    圖片文件： 8019.jpg
    
    

    ELC 250 DUO – 一臺緊湊型激光加工中心用于加工差速器殼體。ELC 的 duo 型機床有兩個主軸。這種雙主軸模式在加工期間可實現(xiàn)工作主軸上下料。

     圖片文件： A288.jpg
  
     
  
     激光焊接平衡齒輪箱殼體和齒圈可使部件的重量減少大約 1.2 千克。