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通快激光焊接技術在充氣柜生產中的應用
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)，是近十幾年來新發展起來的高新技術系列產品，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 7000系列五軸機床/TruLaser Weld 5000智能激光焊接系統)，到可選的定制化方案(豐富的上下料方式)，再到不同的柜體組裝方式(折彎件組裝/平板拼裝)，通快向全球客戶提供全面且靈活的激光焊接充氣柜解決方案。
通快Trulaser Weld 5000智能激光焊接系統(以下簡稱TLW5000)是通快為鈑金行業客戶應用激光焊接技術所提供的高效高質量解決方案，同時滿足MTO(多品種小批量)以及MTS(大批量)生產的需求。與采用Trulaser Cell系列機床加工充氣柜的傳統方式不同，5000設備以良好的性價比和極佳的靈活性為充氣柜激光加工帶來了新的可能。 采用TLW5000設備加工充氣柜流程
01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。
02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點焊或激光斷續焊兩種方式。而通快為激光斷續焊又提供了三種方案：
03TIG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推薦采用外角“I”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。需要注意的是要盡量保證焊縫間隙在0.1mm內，這是因為激光光斑直徑在焦點處大約為0.4mm左右，且是自熔焊沒有焊絲，如果板材之間的縫隙太大，則會產生焊接缺陷導致氣密性差。
04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，使用TLW5000可以保證焊接速度在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 Cell 1005配置的就是功率為6kW的激光器。
TLW 5000設備的優勢
01電動調焦系統
充氣柜激光焊接中的主要質量問題包括：熔深穩定性，飛濺和氣孔，拐角過燒。
通快
采用TLW5000智能焊接系統可以提升充氣柜焊接質量。這主要得益于系統內置了一整套先進的功能模塊，如焊接頭上搭載的視覺輔助對焦系統，電動調焦模塊等等。以及系統內建的焊接參數庫，生產計劃管理功能等。
這其中電動調焦系統可以方便的實現工藝切換并保證焊接質量穩定。
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，都可能導致焊縫質量的急劇轉變。
一些集成設備采用簡易的線光尋焦并且通過調節機器臂來調整離焦量，粗糙的解決方案帶來了粗糙的焊接質量——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定，5000放棄了通過調節機械手臂來調整焦點位置的傳統做法，取而代之的是在焊接頭內集成了高精馬達驅動的電動調焦鏡片，最小調焦單位精確到了0.1mm，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定的良品率，極大的減少了編程時間，降低了焊接過程中產生飛濺和裂紋的可能性。
02TeachLine焊縫檢測
為了彌補定位誤差，通常會采用傳感器對產品位置進行檢測和再定位。常見的焊縫檢測方式有在線檢測和離線檢測兩種。在焊縫檢測的技術路線上，TLC三維五軸機床和TLW5000設備都采用了離線檢測的方式。相對于在線檢測，離線檢測不受焊接過程的高強度弧光影響，檢測穩定性更好，并且不會在焊接過程中增加算力負載，焊接速度更快。不同的是實現離線檢測的物理手段。TLC三維五軸機床采用了探針測量，而TLW5000采用TeachLine視覺測量系統。
TeachLine視覺測量系統是TLW5000設備上的專利功能，搭載該功能可以簡單快速的設置焊縫檢測程序，結合TruTops Weld 離線編程軟件(TLW500專利功能)，甚至可以在離線編程時就實現焊縫檢測程序設置。
03TruTops Weld離線編程軟件
在激光焊接柔性生產中，新產品導入往往是最繁瑣的，我們需要暫停生產數小時甚至數天去編輯新產品的焊接程序。但當你在TLW5000設備中引入了TruTops Weld離線編程軟件，這個問題就迎刃而解了。
使用TruTops Weld 離線編程軟件，可以在電腦上直接生成焊接程序(注意是焊接程序，不只是機器人運動軌跡)，導入TLW5000后，人工示教或者通過TeachLine進行位置糾偏，即可快速投入生產。
04萬向氣體噴嘴
在激光焊接中，良好的噴嘴設計可以在防止氧化、抑制等離子體從而保證穩定熔深，減少飛濺的同時加速冷卻。
一些集成設備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可達性，極易干涉。
對此，通快設計了獨特的萬向氣體噴嘴，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，提升姿態可達性，大幅節約了編程時間。
05激光焊接中的通快
“know how”
激光焊接技術在鈑金行業的成功運用，不止得益于功能強大的TLW5000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數十年經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盈利的有效過渡。
結語
激光是一頭野獸，釋放激光只是焊接加工的開始，精準的控制才能讓激光從野獸進化成可控的工具。
正因為如此，TLW5000設備的魅力的才不止于產生極具美感的焊縫形貌，更在于遠超常規的穩定及如同復刻般精準的工藝一致性。
TLW5000，鈑金加工的藝術家。