鈑金行業(yè)現(xiàn)狀和地位

作為為國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展和國防建設(shè)提供技術(shù)裝備的基礎(chǔ)性、支柱性產(chǎn)業(yè)，鈑金加工業(yè)目前已成為我國規(guī)模最大的產(chǎn)業(yè)門類之一。近年來隨著國內(nèi)機(jī)械制造行業(yè)，通訊電子，精密儀器、汽車和造船等行業(yè)的逐步興起，也帶動鈑金加工行業(yè)的快速發(fā)展。目前國內(nèi)在經(jīng)濟(jì)發(fā)展較快的地區(qū)和制造業(yè)發(fā)達(dá)地區(qū)都出現(xiàn)了鈑金行業(yè)集群；在珠江三角洲，長江三角洲，和環(huán)渤海經(jīng)濟(jì)區(qū)，都出現(xiàn)了規(guī)模龐大的產(chǎn)業(yè)集群，已經(jīng)形成了當(dāng)?shù)氐囊粋€產(chǎn)業(yè)鏈。

鈑金加工行業(yè)目前普遍引入了加工配送的理念，采用原材料采購－切割（沖裁）下料－折彎成形-焊接－打磨－噴涂－包裝－配送一體化服務(wù)，免去了制造企業(yè)采購原材料、運輸?shù)确彪s程序，從而使制造企業(yè)更加專注于新技術(shù)的開發(fā)和市場動向的研究，從而反過來推動了制造行業(yè)的發(fā)展。

鈑金行業(yè)現(xiàn)狀和面臨的問題

目前鈑金加工行業(yè)處于加快發(fā)展時期，通過引進(jìn)國內(nèi)外高技術(shù)柔性鈑金加工裝備，比如激光切割機(jī)，數(shù)控沖床和高精度折彎機(jī)，行業(yè)技術(shù)水平較幾年前已經(jīng)明顯提高。但是，作為鈑金加工無法避免的一個環(huán)節(jié) － 焊接，普遍還是采用氬弧焊和氣保焊，由于焊接時熱輸入量很大，容易導(dǎo)致工件變形，無法滿足高精度要求的產(chǎn)品；一般需要打磨等后處理工藝，耗時耗力，隨著人工成本日益高漲，打磨的成本已經(jīng)成為必須要控制的環(huán)節(jié)；工作環(huán)境中產(chǎn)生粉塵對人的身體有一定傷害，也使得工人望而生畏不能在這一崗位長期工作，特別是90后的年輕人不愿意學(xué)鈑金工，未來幾年鈑金行業(yè)將面臨人才短缺的危機(jī)。一個典型的鈑金加工廠，花在焊接和打磨上的工時占到所有工時的50％～70％，鈑金行業(yè)需要提高工藝水平，降低生產(chǎn)成本，吸引人才，提高企業(yè)競爭力，必須要從根本上改善焊接工藝。目前在鈑金行業(yè)比較發(fā)達(dá)的德國等國家，自動化激光焊接工藝已經(jīng)被普遍采用。

激光焊接的特點和優(yōu)勢

　激光焊接作為一種高質(zhì)量、高精度、低變形、高

效率和高速度的焊接方法,日益受到人們的關(guān)注. 目前已經(jīng)廣泛應(yīng)用在汽車，鋼鐵，電子，船舶制造等各個行業(yè)。 激光焊接主要有以下幾個特點：

1、激光焊接熱輸入量少，熱影響區(qū)域較小，不容易引起變形，可進(jìn)行精密加工；

2、焊點小，焊縫窄，整齊美觀，焊后無需處理或只需簡單處理工序，大大降低了后處理工序，提高工作效率和成功率。

3 焊接速度快，提高生產(chǎn)效率；

4、激光通過光纖傳導(dǎo)，激光焊接過程易于實現(xiàn)自動化焊接，重復(fù)性好，降低人為因素導(dǎo)致的誤差。

5． 一臺激光器支持多路輸出行程激光網(wǎng)絡(luò)，提高激光器的駕動率和生產(chǎn)效率，如圖一所示。#p#分頁標(biāo)題#e#

圖一：通快激光網(wǎng)絡(luò)提高激光器駕動率

適用于鈑金加工的激光器

目前用于材料加工的激光器種類有二氧化碳激光器，燈泵浦YAG激光器，碟片激光器，光纖激光器和直接二極管激光器。沒有任何一種激光器能夠勝任所有材料加工，需要根據(jù)具體的加工要求選擇合適的激光器。如圖二所示，不同的激光應(yīng)用對于激光功率和光束質(zhì)量的要求各不相同：

圖二：不同的激光加工：對光束質(zhì)量/功率的要求不同

對于鈑金的激光焊接主要有兩種方式：遠(yuǎn)程掃描焊接和傳統(tǒng)焊接。遠(yuǎn)程掃描焊接通過機(jī)器人帶動振鏡頭在工件上方移動，而激光束運動是通過振鏡掃描來完成。工作距離遠(yuǎn)，需要較高的光束質(zhì)量。

遠(yuǎn)程掃描焊接焊接效率高，適用于大規(guī)模生產(chǎn)，目前在汽車鈑金行業(yè)應(yīng)用非常廣泛，所使用的激光器主要是通快公司的4kW～6kW的碟片式激光器，光束質(zhì)量為8mm*mrad. （圖三）

但是對于主要為機(jī)械制造配套的鈑金加工來說，往往面臨數(shù)量少，樣式多，結(jié)構(gòu)復(fù)雜的特點，則還是要采用常規(guī)的激光焊接方式－機(jī)器人帶動標(biāo)準(zhǔn)聚焦鏡頭，光束運動通過機(jī)器人運動來實現(xiàn)。如圖四所示。采用這種方式焊接不銹鋼，采用惰性氣體（一般為氬氣或氮氣）保護(hù)進(jìn)行熱傳導(dǎo)焊接，可以得到非常光亮的焊接表面，一般情況下不需要打磨等后續(xù)環(huán)節(jié)。對于常規(guī)焊接，采用標(biāo)準(zhǔn)聚焦鏡頭，并不需要很好的光束質(zhì)量，目前最理想的用于常規(guī)激光焊接的激光器是直接二極管激光器。通快公司的2kW直接二極管激光器TruDiode2006光束質(zhì)量為30mm*mrad，插頭效率接近40％，二極管模塊采用被動冷卻方式，已經(jīng)不再是消耗品。目前在國內(nèi)外TruDiode激光器已經(jīng)成功應(yīng)用于鈑金件的三維焊接。

圖三：通快4kW碟片式激光器用于遠(yuǎn)程掃描焊接

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圖四：通快直接二極管激光器TruDiode用于常規(guī)焊接

激光焊接用于鈑金加工的成本效益分析

激光焊接工藝的初期投資成本較高。 激光焊接應(yīng)用于高度自動化，大規(guī)模量產(chǎn)的行業(yè)已經(jīng)證明是非常成功的，能夠大大提高生產(chǎn)效率，提升產(chǎn)品質(zhì)量并降低單件成本。但是，在中小規(guī)模的鈑金加工企業(yè)，由于經(jīng)常面對的情況是款式多，數(shù)量少，很多人擔(dān)心成本效益的問題，所以大多數(shù)人還是采用氬弧焊的方式。從運行成本來說，氬弧焊的具有較低的夾具費用和操作費用，但是后續(xù)打磨需要大量工時。隨著中國沿海地區(qū)逐步告別低勞動成本時代，打磨環(huán)節(jié)的費用會越來越大。實際上，如果加工的產(chǎn)品數(shù)量達(dá)到一定規(guī)模，激光焊接的成本并不一定比氬弧焊成本高。下面就以圖五所示的樣品計算氬弧焊和激光焊的成本。

圖五：不銹鋼樣品：氬弧焊和激光焊

表一：不同批量的產(chǎn)品用于氬弧焊和激光焊成本比較

從表一中的計算可以看出，當(dāng)同一工件的數(shù)量超過50件時，激光焊接的單件成本低于氬弧焊的單件成本。

結(jié)語

目前鈑金加工行業(yè)處于加快發(fā)展的時期，各企業(yè)面臨提升技術(shù)水平和產(chǎn)品工藝，提高生產(chǎn)效率的課題。焊接工藝作為鈑金加工中重要的環(huán)節(jié)，已經(jīng)成為制約鈑金加工業(yè)發(fā)展的瓶頸。采用激光焊接工藝，能夠極大改善產(chǎn)品焊接質(zhì)量，提高生產(chǎn)效率并且降低成本，是增強(qiáng)鈑金加工企業(yè)競爭力的利器。