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轨道交通发达的今天,地铁不锈钢车身的焊接成为制造工艺的关键;激光焊具有焊接速度高、热输入量小、热影响区小、工件变形小的优点,已广泛应用于各行业的产品制造,在轨道客车行业作为不锈钢和碳素钢车体长大侧墙板拼焊也有15年的成熟应用。随着自动化技术的日趋成熟及激光焊接功率准确控制技术的完善,以及冲压工艺制造技术的逐步提高,为轨道车辆行业开发不锈钢车体部分熔透型激光搭接叠焊技术提供了可行性和稳定可靠的支撑,主要形式为激光束照射在外墙板内侧搭接的补强骨架上或其他需要与墙板连接的工件,通过控制焊接参数使激光束贯穿补强板或者其他工件,而在熔入外墙板某一深度时中止。
激光焊设备选取依据在激光叠焊设备选择方面,要选取激光功率稳定,以及光束质量高的激光器,配置适合的光纤和焊接镜头,匹配理想的光斑直径作为焊接的热源,保证焊接热输入的稳定可靠;另外,还要保证激光焊设备整体焊接操作过程的运动精度,实现高速焊接作业时焊接速度的稳定均匀性,从而保证激光焊接参数的相对可靠和稳定。同时还对整套激光焊接系统的集成,包括激光器、光线、走形系统、控制系统提出了高要求、严标准。因为要求设备需要长期稳定不间断地工作,焊接接头运行距离长,定位重复精度高,还要实现对操作者的保护功能,且激光的伤害具有不可逆性,所以对人员操作激光设备的被动防护安全等级要求高。轨道系统车辆较汽车行业的车身长度长6~7倍,虽然是拼接式,但制造过程需要工装夹具较多,工艺布局延长度方向一般情况下在60m左右,这就要求激光焊接系统每次工作的重复定位精度非常高,以免出现焊接位置错误。目前,使用过的整套伊萨激光焊接系统,人机交互设置友好,可实现快速上手,操作系统稳定,能够实现可靠的焊接质量。
激光焊工艺手段控制:从激光焊叠焊试验方面分析工艺手段,就要从焊接接头强度、激光叠焊断面形貌、叠焊装配间隙等影响因素方面进行系统的焊接试验和分析验证,从而得到一套完整的适合轨道车辆制造工程应用的激光焊接参数;在具体车辆产品组装激光焊接方面,能否保证合理的工件装配尺寸和激光焊叠焊焊缝的密贴是完成激光叠焊的重中之重。如果无法实现一个产品工件上所有激光叠焊焊缝的密贴,也就是料件间的间隙控制,那么再好的设备和焊接参数也无法焊出满足质量的合格产品,在轨道车辆上焊接质量的标准就是所有焊缝100%安全可靠。因此,在保证冲压件精度的前提下,激光焊接工装夹具及合理的焊接顺序尤为重要。首先工装夹具的设计需要考虑料件焊接的焊接性,不能出现工装影响激光头运动和激光束到达料件表面的现象,以避免激光束能量不能全部被料件吸收,影响焊缝强度的问题。其次工装夹具的设计还要求保证所有料件都要有准确定位,保证料件每次安装位置准确、重复性高,这是因为当激光焊接系统的可重复焊接位置准确后,影响激光焊缝位置的因素就只有料件自身精度和工装对料件的定位精度。
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