业内许多人已经观察了几年甚至几十年的激光焊接工艺，但是他们还没有找到正确的应用。激光焊接工艺存在间隙公差的问题，但是精密的上游工艺克服了许多挑战。现在的问题是零件流程的灵活性：需要一个接一个地运行完全不同的零件，而又不知道该零件将是什么：是重复的零件，或者是从标准配置更改的零件或全新的零件。当然，离线编程，仿真和夹具开发已经经历了很长一段路。但是在机械化和机器人激光焊接中，仍然必须开发和管理这些程序。

  食品保温设备有限公司（FWE）面临着与许多高产品组合制造商相同的挑战。该公司在田纳西州波特兰的工厂就是灵活制造的缩影。商业食品服务设备制造商可以按需生产，客户可以按n级定制产品。该公司的最终焊接领域涉及不锈钢和铝的各种美观的关键焊缝，该领域的大多数员工都使用了钨极氩弧焊（GTAW）焊炬。但是一个工作站分开了。焊工不用挥动钨炬，而是通过立体显微镜凝视并操纵操纵杆来控制焊缝行进速度。他正在用光纤激光器的光束焊接。

  FWE的激光焊接过程并不是特别快，但是考虑到节省打磨和抛光时间，焊接速度本身并不重要。对于这些最终的，在外观上很重要的焊缝，接受气体钨极氩弧焊零件的员工可能会花费至少五分钟的时间在可见表面或边缘上打磨和抛光一次焊缝。大多数激光焊接零件几乎不需要精加工步骤。在最坏的情况下，工人可能会用抛光剂翻遍焊缝，这一过程需要几秒钟的时间。

  FWE不会回避自动化。它的激光切割系统具有自动的材料存储和取回功能，可将面板从切割的巢穴中取出，并使用传送带将其展示给材料处理人员，然后将坯件放在A形推车上。坯料行进到按价值流策略性布置的折弯机。该公司拥有两个具有自动换刀功能的机械式折弯机，每个手动制动器均具有战略性地布置的专用工具，因此操作员可以在几分钟内更换冲头和冲模。

  但是，随着这些价值流向下游发展，制造技术就会发生变化。FWE没有焊接机器人（激光，电弧或其他）。它的产品组合和流动方式，一个接一个的独特部分，根本不适合焊接自动化。这包括焊丝焊接区域（用于设备框架和其他结构部件）以及最终的，在外观上至关重要的焊缝。

  当管理人员在2016年开始仔细检查其精焊时，他们知道约束发展的不是焊接，而是抛光。另一个挑战是操作员技能。寻找熟练的焊工已经足够困难了。找一个具有技巧和技巧的GTAW火炬更难。焊工也不能在门和其他橱柜组件上的磁体附近使用GTAW。FWE焊接主管Mike Adams说：“如果您靠近磁场，TIG焊机将不允许电弧接触。” “使用激光焊接，您不会产生电弧。您只有一束将两种材料同时融化的光束。”

  因此，他们专注于可以减少或消除磨削和抛光需求的替代连接方法。这把他们引向了激光。问题是，激光焊接的世界是自动化的，特别是在美国钣金制造中。尽管在全球范围内当然并不陌生，但是激光焊接在美国是罕见的。但是其中一些在亚洲和欧洲得到了广泛使用。

  实际上，Alliance Specialties和Laser Sales进口并集成了手动激光焊接系统，并且Alliance团队已经使用厚度达0.200英寸的材料对其进行了测试。实际上，FWE的一些焊工尝试了手工激光焊接。枪的尖端具有一定的形状，如果它不接触贱金属，则激光不会启动。操作员戴上与机器连接的激光安全眼镜；如果眼镜打滑，机器将停止。但是，手动系统仍然不够灵活，无法满足FWE的需求。割炬头的设计使其比传统的GTAW割炬头稍大一些，因此接近某些接缝可能是一个挑战。

  Alliance的销售和市场总监Tony Demakis说：“在手工激光焊接系统上焊接填充金属也很困难。” 如果间隙过大，金属将无处融合。而这将需要[FWE]调整其当前流程和系统来实现。” （他补充说，当然，手激光焊接在各种应用中仍然具有适用性，这是它在日本和欧洲都取得成功的原因之一。）
  最终，FWE团队决定采用Alliance的ID-1光纤激光器，这是一种主要用于模具业务的操纵杆操作系统，考虑到Alliance最初（并仍是）一家模具维护和修理厂而成立，这不足为奇。Alliance通过构建自己的模具修复系统进入了激光业务，然后最终开始将这些系统出售给其他公司。

  激光头安装在一个小型龙门上，该龙门安装在单个基座上，使头部具有6英尺的垂直行程。FWE持续改进经理Derek Coddington说：“头部可以以一定角度向侧面移动，因此它使我们可以在拐角和曲线上焊接并保持其平稳，平稳地移动。”Demakis说：“当涉及联合通道时，该系统只需要一个良好的视线即可。” “总的来说，您可能在空腔中有一个内部接头，您可能无法通过手工焊接对其进行操作。但是，如果您的视线良好，则很有可能将其激光焊接。” 

  关键是选择由聚焦透镜决定的正确的间距，以将焦点放置在焊接所需的位置。在测试过程中，FWE的系统似乎即使通过最近去除的保护膜留下的残留物也能产生干净的焊缝，尽管残留物确实会产生一点烟雾（现已通过局部真空系统消除了）。联盟副总裁道格·尼格曼（Doug Niggemann）补充说，尽管粘性残留物不会引起问题，但涂料却可以。激光焊接镀锌金属，阳极氧化材料或其他任何带有涂层的材料都会产生除气和孔隙。FWE不使用这种材料，因此这不是一个因素。


  存储的程序定义了脉冲频率，脉冲频率范围从0到50个脉冲/秒。“我们的基本设置是每秒10个脉冲，”亚当斯说，并补充说，这与标准温度设置一起，作为基线以及一定的穿透水平。操作员可以根据焊缝的几何形状以及行进的速度进行调整。较快的行程需要更多的脉冲，较慢的行程需要更少的脉冲。该行进速度不是由操作员如何移动双手来决定的，就像通过手激光焊接（或任何其他使用火炬或焊枪进行的焊接）那样，而是由控制器中设置的稳定速度来决定。“因为它是操纵杆焊机，所以几乎就像是一个视频游戏，”科丁顿说。“它使我们可以保持一条直线。”

  FWE正在探索是否有可能在内部引入另一种激光焊接系统，该系统具有更高的功率（例如600W平均电流），该系统可以处理较厚的钣金，例如10或12 ga。，用于某些重型食品。专为监狱设计的保温车产品。Niggemann说：“如果使用600瓦（操纵杆控制的）系统，则确实需要冷却器。” “但是您可以缝焊至少1/8英寸材料。”FWE继续研究各种形式的焊接自动化，包括离线编程，模拟以及任何其他可以维持或增加焊接部门灵活性的方法。

  也就是说，自动化不能牺牲灵活性。可以立即焊接整个食品加热推车的系统很有趣，但对于FWE来说几乎没有用，FWE本质上就像一个车间，可以按需生产所有东西。经理们认为公司的当前设置是介于手持式操作和成熟的自动化之间的一种愉快的媒介。焊接速度并不惊人，但是当FWE放眼全局时，以及整个焊接-研磨-抛光周期时间，采用激光焊接工艺就变得很有意义。
（文章来源于贤集网）