激光復合焊接（LHW）是材料加工應(yīng)用中的一種新型工藝，在激光自動化專家的不懈努力下已實現(xiàn)工業(yè)應(yīng)用。激光復合焊的優(yōu)勢主要在于熱變形小，焊接速度快，機械性能極佳。得益于諸如高精度大型龍門式機器人，內(nèi)部光路集成，離線編程等各種技術(shù)，激光復合焊工藝自動化已經(jīng)成為最前沿的制造技術(shù)。 

激光復合焊（圖1） 兼?zhèn)潆娀『福ū热缍栊詺怏w保護焊MIG）與激光焊的工藝特點，其極佳的焊接效果是其它工藝無法達到的。

MIG焊具有較高的熔敷率，可以增強焊縫間隙的容忍度，而激光能量集中，更有助于提高熔深，往往不需要對母材本身進行特殊預(yù)處理。 

激光復合焊具有以下幾點優(yōu)勢： 

焊接效果深而且焊道窄； 
焊接速度快； 
熱輸入低； 
熱影響區(qū)小； 
熱變形小； 
焊縫質(zhì)量高，外觀佳，物理性能好； 
返工率低； 
焊縫底部控制好，可實現(xiàn)單面焊雙面成形。 

激光復合焊可應(yīng)用于鐵路機車（如車廂側(cè)墻），集裝箱，工程機械（如高強度起重機臂架），汽車及汽車配件，造船等行業(yè)。隨著工藝研發(fā)的深入，激光復合焊工藝自動化將被引入更多行業(yè)。 

激光發(fā)生器 

激光復合焊需要優(yōu)質(zhì)的連續(xù)(非脈沖)光纖激光源。一般情況下，激光復合焊所需的激光功率為8-16kW，工件厚度越大，需要的功率也就越高。目前為止，只有少數(shù)激光器制造商可以提供適用于LHW的高功率激光發(fā)生器。光纖激光器操作靈活度高，可實現(xiàn)激光頭與工件作相對運動。如果用CO2激光發(fā)生器，那么可能就需要移動工件來進行操作，而且能耗較高。使用激光的波長一般在880 nm~1100 nm。如果結(jié)合高功率的需求來講，光纖激光發(fā)生器或碟片激光發(fā)生器是較好的選擇。至于生產(chǎn)節(jié)拍，有時一條焊縫往往需要8到10分鐘，更換部件大約需要5分鐘，然后移至另一條焊縫進行作業(yè)，這使得冷卻系統(tǒng)成為關(guān)鍵。 

激光焊焊頭 

激光功率取決于激光發(fā)生器，而光束控制是取決于光路傳輸系統(tǒng)（即激光焊頭）。復合焊工藝應(yīng)用對光束的傳輸及路徑上需要很高的精度控制。除高精度外，焊接中使用的激光頭必須堅固耐用，以滿足在極端條件下作業(yè)。因為要配合MIG焊槍使用，LHW的激光頭必須配置專用氣簾與防護鏡片來防止弧焊產(chǎn)生的飛濺物。 

柔性加工 

激光復合焊的靈活度和焊接質(zhì)量關(guān)鍵在于使用適合的機器人，同時配置相應(yīng)的激光工具頭和焊槍系統(tǒng)。要求較高的路徑精度和重復定位精度，因此徠斯高強度的龍門式機器人系統(tǒng)非常適用。龍門式機器人擁有較大的工作范圍，可加工大型工件，同時節(jié)省地面空間（見圖2）。龍門式機器人配置成為機器人三維運動最大的柔性可能。

此外， 復合焊激光頭（ 圖3 ） 有一定重量，所以對機器人的有效負載也有一定的要求，整個龍門式機器人系統(tǒng)設(shè)計非常強勁，足以承受動態(tài)負載，同時仍可保證高精度。

 

 

不同工件焊接編程的簡易程度和速度是生產(chǎn)操作的關(guān)鍵。圖紙文件的導入快速生成加工程序，實現(xiàn)不中斷生產(chǎn)是效率最大化的重點，離線編程可以實現(xiàn)整個系統(tǒng)運行的優(yōu)化。徠斯機器人ProVis程序可實現(xiàn)工作單元，機器人和工件的可視化，可使程序員在不影響生產(chǎn)的情況下編寫部件的焊接程序。 

除了機器人的控制精度，需要特別注意的是在上述激光復合焊系統(tǒng)中，可集成焊接電源，激光器，保護氣體，視覺系統(tǒng)等編程和控制。盡管機器人系統(tǒng)坐標系異常復雜，但徠斯的RobotStarVI控制系統(tǒng)和新型reisPAD 示教盒讓編程作業(yè)變得十分直觀，干脆并且快速。 

激光復合焊需使用高功率激光，因此，車間安全至關(guān)重要。激光工作室必須配置特殊的傳感器與開關(guān)控制來防止激光誤射。激光工作室必須設(shè)有急?？刂?。徠斯專利產(chǎn)品LaserSpy監(jiān)控器可以避免光束外泄的風險，大大增加激光房工作室操作安全性。 

實際應(yīng)用 

徠斯機器人激光復合焊應(yīng)用案例之一，圖4為某工廠已經(jīng)交付的激光復合焊接系統(tǒng)，具體工件是重型移動式起重機的長臂架（見圖2）。減少高強度鋼焊材的填充量可減少起重機臂架重量，這點在加工長達72米伸縮臂時尤為顯著。即便是兩倍的焊速，焊接效果也遠優(yōu)于常規(guī)工藝。

 

如用低于0.5 m/min的常規(guī)MAG焊，這些臂架需要2-3層焊接。激光復合焊則通過使用局部夾板來固定2個工件，不會引起實質(zhì)性的焊接熱變形。在以1m/min焊接速度情況下，可達到15mm厚度無坡口對接焊一次焊透效果，無需在底部進行再處理。該工藝適用于0至1mm的焊縫間隙，而且無需進行參數(shù)調(diào)整。 

使用一個龍門架懸掛式機器人，可實現(xiàn)對工件連接處縱向焊隙進行靈活定位和精準焊接。機器人集成對弧焊噴嘴，激光頭，焊縫跟蹤，氣電管道，電纜等各種設(shè)備的控制。龍門式系統(tǒng)可讓預(yù)置工件通過軌道傳送車進入激光工作室，以此確保激光系統(tǒng)的順暢運作，并使系統(tǒng)效率得到優(yōu)化?？傊?，徠斯的激光復合焊接系統(tǒng)(包括最尖端設(shè)計與材料)，為這家制造商提供了一個具有強大競爭優(yōu)勢的解決方案。 

準備焊接系統(tǒng)升級 

眾多客戶開始意識到尖端生產(chǎn)工藝的重要性，例如激光焊接和切割等。一系列的因素正驅(qū)動著這一趨勢的發(fā)展，其中包括：1） 對產(chǎn)品更高質(zhì)量的要求；2）激光系統(tǒng)成本的降低（激光設(shè)備成本比2006年降了30%-40%，而所需要纖維激光器的功率僅為CO2激光器的1/3）；3）新型改良的激光材料加工系統(tǒng)。那些具有前瞻視野的企業(yè)將這些競爭對手未掌握的技術(shù)應(yīng)用于生產(chǎn)，勢必可以獲得了更大的市場和技術(shù)優(yōu)勢。 

激光復合焊同時也是自動化，工藝控制和冶金等研究的交叉領(lǐng)域。該工藝在大量研發(fā)工作的支持下已取得了長足發(fā)展，如能有效應(yīng)用于自動化生產(chǎn)系統(tǒng)中，將大大提升企業(yè)的生產(chǎn)效率。