激光焊接对柜体的拼缝间隙要求更高（0.1mm最佳）；
激光焊接工艺稳定性波动（熔深、飞溅、拐角过烧）；
焊缝位置检测（焊缝跟踪）的有效性边界
设备的操作难度（产品换型需要更多的编程示教时间）；
工装是否具有柔性（多品种小批量的生产模式需要）。
想要解决这些问题，就需要首先对问题有正确理解，没有正确的理解就没有准确的控制措施，采用激光焊接设备就很难体现出效率和品质的优越性。
在环网柜生产领域，通快为激光切割和焊接应用提供设备、夹具和应用技术。从多种焊接设备（TruLaser Cell 7000系列五轴机床/TruLaser Weld 5000智能激光焊接系统，以下简称TLW5000），再到不同的柜体组装方式（折弯件组装/平板拼装），通快向全球客户提供全面且灵活的激光焊接环网柜解决方案。
激光焊接对柜体的拼缝间隙要求更高（0.1mm最佳）
板材之间的搭接方式推荐采用外角“I”型的拼接方式。采用这样的拼接方式，板材之间的焊接横截面最大，焊接强度最大。需要注意的是要尽量保证焊缝间隙在0.1mm内，这是因为激光光斑直径在焦点处大约为0.4mm，且是自熔焊没有焊丝，如果板材之间的缝隙太大则会产生焊接缺陷导致强度不足和漏气风险，如图1所示。
图1 当拼缝间隙达到0.5mm时，焊缝会有轻微塌陷并向内收缩（功率：3800w，速度：3m/min, 设备：TLW5000）
激光焊接工艺稳定性波动（熔深、飞溅、拐角过烧）
一些集成设备采用简易的线光寻焦，并且通过调节机器臂来调整离焦量，粗糙的解决方案带来了粗糙的焊接质量——飞溅、气孔、裂纹，拐角过烧等焊接缺陷（图2）极大地影响了良品率，并且增加了额外的补焊工时。
图2 焊接缺陷
采用TLW5000智能焊接系统（图3）可以显著提升环网柜焊接工艺稳定性。这主要得益于系统内置了一整套先进的功能模块，如焊接头上搭载的视觉辅助对焦系统、电动调焦模块、BrightLine Scan亮面扫面焊接模块等等，以及系统内建了焊接参数库，生产计划管理功能等。
图3 TLW5000智能焊接系统
图4 使用TLW5000生产的气箱飞溅少，熔深稳定，拐角不过烧（无需补焊）
焊缝位置检测（焊缝跟踪）的有效性边界
在焊前——切割、折弯、点拼的每一个钣金加工环节，和焊中的热输入——所累积的钣金变形（热变形和钣金加工物理变形）都可能导致焊缝扭曲和焊缝间隙波动——而这些问题是很难用焊缝位置检测（焊缝跟踪）解决的。
图5 环网柜焊接工艺稳定性波动成因分类和解决措施
为了弥补定位误差，通常会采用传感器对产品位置进行检测和再定位。常见的焊缝检测方式有在线跟踪和离线检测两种。在焊缝检测的技术路线上，通快的TLC三维五轴机床和TLW5000设备都采用了离线检测的方式。相对于在线跟踪，离线检测不受焊接过程的高强度弧光影响，检测稳定性更好，并且不会在焊接过程中增加算力负载，焊接速度更快。不同的是实现离线检测的物理手段。TLC三维五轴机床采用了探针测量，而TLW5000采用TeachLine视觉测量系统。
TeachLine视觉测量系统是TLW5000设备上的专利功能，搭载该功能可以简单快速的设置焊缝检测程序，结合TruTops Weld 离线编程软件（TLW500专利功能），甚至可以在离线编程时就实现焊缝检测程序设置。
图6 TeachLine离线检测功能设置步骤
设备的操作难度（产品换型需要更多的编程示教时间）
有激光焊接设备使用经验的用户一定有类似体会：生产中最怕的就是换型，一个新箱型一次编程和示教的时间需要几个小时到一天的时间，加上参数的调试和反复的示教，新箱型投产往往需要两天以上才能勉强保证工艺稳定。
这很好理解，激光焊接设备就像一个功能复杂的玩具，每一个功能的熟练掌握都需要技术专家持续的现场支持。而使用TLW5000就不需要担心这些问题，因为TLW5000本身就是专家，内置的多项功能（TeachLine、视觉辅助对焦、电动调焦、BrighLine Scan等）已经深度集成入通快专利的Touchpoint HMI界面，普通工人只需5天标准培训即可掌握操作，投产一个新箱型只需要两小时。
如果想要进一步简化操作，通快还针对TLW5000系统开发了专用的离线编程软件TruTops Weld，可以在电脑上直接生成焊接程序（注意是焊接程序，不只是机器人运动轨迹），导入TLW5000后，人工示教或者通过TeachLine进行位置纠偏，即可快速投入生产。
图7 TruTops Weld离线编程软件设置步骤
图8 两种形式的变位机
相对于头尾架式变位机，水平旋转变位机可以更方便的兼容环网柜和充气柜多种产品；也可以集成多种上料形式如手推车、传送轨道、吊装等。此外也是最重要的，水平旋转变位机既可以兼容通快设计的专用柔性工装，也可以兼容通用工装。
通快设计的专用柔性工装是一套可以适应多种产品规格的灵活方案，工装以产品底座的形式与产品连接并跟随产品一起流转。这样的好处是工装的成本低，可复制性强。
图9 通快柔性工装底座
以某客户案例为例，针对环网柜和充气柜两大类产品，通快提供了两套合计四件柔性工装底座，可以兼容约10种尺寸规格。
图10 柔性工装底座
环网柜激光焊接的核心是精密钣金制造，通快提供从设备到工艺的完整解决方案。
文／通快（中国）有限公司 朱磊 焊接技术产品经理
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