過去幾年，由于視覺營銷戰(zhàn)略的盛行，零售商店日益重視展柜的設(shè)計(jì)美感。展柜、裝飾性元件、支架或商店柜臺對金屬組件的質(zhì)量要求也相應(yīng)提高。如今，這些元素被視為貿(mào)易公司提升品牌形象的一個關(guān)鍵因素。要想提高在商用家具制造業(yè)的競爭力，就需要新的加工工藝來提高生產(chǎn)率，在不影響質(zhì)量的前提下降低生產(chǎn)成本。
一家在激光切割金屬板材領(lǐng)域具有多年專業(yè)經(jīng)驗(yàn)的公司——Hydracorte，正努力開拓碟片激光焊接技術(shù)在該領(lǐng)域的發(fā)展，為這一商業(yè)部門的焊接金屬組件提供靈活高效的解決方案，這一應(yīng)用是用電弧焊來實(shí)現(xiàn)的。
為了發(fā)展這項(xiàng)新的業(yè)務(wù)單元，Hydracorte與AIMEN 技術(shù)中心傾力合作研發(fā)，開發(fā)激光焊接應(yīng)用技術(shù)，提升設(shè)施的技術(shù)級別，接觸新的工業(yè)需求市場。AIMEN位于西班牙的拉科魯尼亞，過去40年來通過研發(fā)和技術(shù)服務(wù)致力于發(fā)展和加強(qiáng)競爭力。
激光技術(shù)的不斷進(jìn)步推動了Hydracorte的制造工藝向前發(fā)展，使其擁有更靈活的生產(chǎn)系統(tǒng)來縮短交貨期， 并且為客戶提供更快和更有效的切割、焊接和金屬成形服務(wù)。Hydracorte擁有設(shè)施完善的大型場地，其中包括范圍廣泛的激光切割、焊接和打標(biāo)的先進(jìn)設(shè)備，能用最靈活和最經(jīng)濟(jì)的方式來制造部件，并提供全面的服務(wù)。
CO2激光切割
Hydracorte擁有三套Trumpf的CO2激光切割系統(tǒng)用于金屬板材切割（主要是碳鋼、不銹鋼和鋁合金），如圖1所示。能切割0.5mm-25mm的無涂層和鍍鋅鋼、最厚至30mm的不銹鋼和最厚至20mm的鋁合金以及銅和鈦等其他材料。設(shè)備自動化程度高，例如可以處理各種厚度的單激光切割頭、自動噴嘴更換器、自動板材加載和卸載系統(tǒng)（且與機(jī)器人儲存系統(tǒng)連接起來），這可以提高生產(chǎn)效率，具有大批量生產(chǎn)的能力。
此外， 還擁有兩臺Trumpf的CO2 激光管材切割機(jī)， 用于處理各種型材（圓形、方形、矩形、橢圓等）：一臺TruLaser Tube 5000 型具有2.7 kW的輸出功率，TruLaser Tube 7000 具有3.6kW的激光輸出功率，可以切割厚度最大為10mm管材。該設(shè)備可以加工直徑從10mm-250mm 的型材。這些機(jī)器還包括自動加載系統(tǒng)，可以處理6m長的型材，還有管接縫焊接探測器，以便將要加工的部件放到正確的位置。
碟片激光焊接
Hydracorte還擁有Trumpf的TruLaser Robot 5020機(jī)器人激光焊接系統(tǒng)，配有一個輸出功率為4kW的TruDisk 4002碟片激光光源，帶有兩個輸出光纖。最小的光斑直徑分別是0.2mm和0.6mm，光束質(zhì)量為8mmx mrad，帶有BEO D70激光頭（200mm 焦距），這讓其能提供適應(yīng)不同應(yīng)用的焊接服務(wù)，甚至包括最高質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的焊接。并配備Kuka KR30HA六軸機(jī)器人、旋轉(zhuǎn)可傾斜工作臺、雙工位回轉(zhuǎn)工作臺和水平旋轉(zhuǎn)軸。
這些組件使它能獲得極高的精確性、可靠性、可重復(fù)性， 并能幫助激光切割工藝實(shí)現(xiàn)質(zhì)量和精確性的最大化。
激光對制造過程的影響
為了評估激光焊接在制造過程和典型應(yīng)用方面所帶來的影響（技術(shù)和生產(chǎn)），Hydracorte公司與AIMEN技術(shù)中心合作發(fā)起了MONACO項(xiàng)目，目的是為了“借助激光技術(shù)研發(fā)輔助家具和裝飾組件的新概念”。該項(xiàng)目獲得了西班牙加利西亞政府和歐洲區(qū)域發(fā)展基金（European Regional Development Fund）的贊助。
這個項(xiàng)目對使用碟片激光進(jìn)行焊接的幾種形狀的接頭（對接接頭、搭接接頭和角接接頭，見圖3）以及幾種金屬材料和不同厚度的組合（目前制造業(yè)中最常見的組合）進(jìn)行了評估，并且與鎢極氣體保護(hù)電弧焊（GTAW）進(jìn)行了比較，見表1。
這些測試定義了激光加工工藝參數(shù)窗口（激光功率、焊接速度、焦點(diǎn)位置和保護(hù)氣體類型及流速），以盡可能獲得出色的幾何質(zhì)量和微觀結(jié)構(gòu)、功能以及工藝精美的焊縫。
在金屬家具制造領(lǐng)域，激光焊接的對接接頭一般在激光切割和折彎之后用于型材的封邊和子組件的組裝。對于這種形狀的接頭來說，要想保證激光焊縫的質(zhì)量，對接頭的定位和調(diào)整尤為關(guān)鍵。為此，板材邊與邊之間的距離應(yīng)小于0.15mm。
搭接接頭可以用于家具子組件的組裝，這種形狀的接頭是一種建設(shè)性的解決方案，非常適合使用激光焊接工藝，并有助于開發(fā)新的組件從而最大化激光焊接技術(shù)的生產(chǎn)能力。這是因?yàn)樗梢詼p少對接接頭的數(shù)量，有利于組件的定位。
最后，角接接頭廣泛應(yīng)用于商用家具、辦公或家用家具的組件制造，在封邊處接近完美，從而取代膠粘劑或機(jī)械接頭，而后者容易被腐蝕。為了獲得美觀和表面光潔的接頭，一般使用激光焊接的傳導(dǎo)模式。已經(jīng)使用此方法開發(fā)了幾個示范家具組件，例如衣柜掛架和不同類型的貨架或門面裝飾件等。
為了充分展示和量化激光焊接相比較常規(guī)電弧焊接工藝的好處， Hydracorte和AIMEN技術(shù)中心一起進(jìn)行了測試，他們用激光和GTAW焊接了一系列范圍廣泛的樣品，首先是激光焊接試樣，然后是演示組件（圖4），還進(jìn)行了冶金性能測試和外觀觀測。
激光焊接的優(yōu)點(diǎn)
與以前的焊接工藝相比較，激光技術(shù)的主要好處包括：
更高的生產(chǎn)率。依據(jù)不同應(yīng)用，焊接速度提高了4至8倍。作業(yè)的精確性， 能精確放置能量點(diǎn)。高重復(fù)性。深熔焊接的工件具有小的焦點(diǎn)尺寸和高的功率密度。深熔焊接的焊接熔深比率高。可以焊接具有復(fù)雜幾何圖形的接頭以及不同圖案的組件。總的熱作用低（圖5），因而造成的微結(jié)構(gòu)變形非常小，熱影響區(qū)也較窄。焊縫的外觀質(zhì)量高。工件的熱變形最小。焊后操作時間短，成本低。由于作業(yè)距離大，因而具有更高的加工靈活性。
激光焊接與電弧焊的填充材料比較
需要調(diào)整前面工序的公差（激光切割和折彎）。需要制作特別的焊接工具， 來適應(yīng)新的激光焊接工藝制作組件的過程。需要更復(fù)雜和更精確的焊接工具。可以開發(fā)具有創(chuàng)新設(shè)計(jì)的新組件，使其能適應(yīng)具有更高靈活性的焊接技術(shù)。在這種情況下，成本效益高的激光焊接工藝使得工件的設(shè)計(jì)要與激光技術(shù)兼容。正確的設(shè)計(jì)和激光焊接定位可以獲得無需后處理的高質(zhì)量焊縫。
為了發(fā)展這個新的業(yè)務(wù)領(lǐng)域， Hydracorte目前正在與AIMEN技術(shù)中心合作開發(fā)多種與不同的激光工藝相關(guān)的研發(fā)項(xiàng)目：
ETNA項(xiàng)目：Hydracorte主導(dǎo)的“用激光增材制造具有高附加值的組件”項(xiàng)目， 目的是開發(fā)一個可選擇定位的激光增材制造系統(tǒng)，以實(shí)現(xiàn)零件的工業(yè)化生產(chǎn)。
AUTOLAS項(xiàng)目：“靈活并易于使用的專家系統(tǒng)（expert system）的機(jī)器人激光系統(tǒng)”。這一項(xiàng)目的主要目的是為小型和中型企業(yè)提供可行的解決方案， 以在其車間安裝機(jī)器人激光系統(tǒng)，并且保持最低的成本和操作人員要求，而這通常是阻止中小企業(yè)使用該系統(tǒng)的主要障礙。項(xiàng)目范圍包括開發(fā)離線系統(tǒng)，以從3D CAD文件獲取機(jī)器人程序，以及開發(fā)專家系統(tǒng)，以便讓操作人員通過易于使用的界面引入數(shù)據(jù)來自動設(shè)置激光參數(shù)。
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