前言
柜式氣體絕緣開關(guān)設(shè)備（Cubicle Gas Insulated Switchgear，簡稱C-GIS，我國俗稱充氣柜），是近十幾年來新發(fā)展起來的高新技術(shù)系列產(chǎn)品，逐漸成為金屬封閉開關(guān)設(shè)備的一個重要品種。
在充氣柜生產(chǎn)領(lǐng)域，通快為激光切割和焊接應(yīng)用提供設(shè)備、夾具和應(yīng)用技術(shù)。從多種焊接設(shè)備（TruLaser Cell 7000系列五軸機(jī)床/TruLaser Weld 5000智能激光焊接系統(tǒng)），到可選的定制化方案（豐富的上下料方式），再到不同的柜體組裝方式（折彎件組裝/平板拼裝），通快向全球客戶提供全面且靈活的激光焊接充氣柜解決方案。
通快Trulaser Weld 5000智能激光焊接系統(tǒng)（以下簡稱TLW5000）是通快為鈑金行業(yè)客戶應(yīng)用激光焊接技術(shù)所提供的高效高質(zhì)量解決方案，同時滿足MTO（多品種小批量）以及MTS（大批量）生產(chǎn)的需求。與采用Trulaser Cell系列機(jī)床加工充氣柜的傳統(tǒng)方式不同，5000設(shè)備以良好的性價比和極佳的靈活性為充氣柜激光加工帶來了新的可能。
采用TLW5000設(shè)備加工充氣柜流程
01
激光切割下料
充氣柜體材料一般是厚度3mm的不銹鋼板材。為滿足激光焊接對焊縫間隙需小于0.1mm的要求，板材邊緣需要光滑、無倒角、無毛刺。因此必須采用激光切割下料的方式，這是激光焊接充氣柜的前提條件。
02
加強(qiáng)筋焊接
為保證充氣柜箱體長期放置戶外而不變形，板材內(nèi)部必須放置加強(qiáng)筋增加箱體強(qiáng)度。取決于客戶需求，可以選擇TIG點(diǎn)焊或激光斷續(xù)焊兩種方式。而通快為激光斷續(xù)焊又提供了三種方案：
03
TIG點(diǎn)焊拼接柜體
充氣柜箱體在激光焊接之前，必須用氬弧點(diǎn)焊的方式把各個不銹鋼側(cè)板拼接起來，然后再用激光焊保證氣密性和焊接強(qiáng)度。
板材之間的搭接方式推薦采用外角“I”型的拼接方式。采用這樣的拼接方式，板材之間的焊接橫截面最大，焊接強(qiáng)度最大。需要注意的是要盡量保證焊縫間隙在0.1mm內(nèi)，這是因為激光光斑直徑在焦點(diǎn)處大約為0.4mm左右，且是自熔焊沒有焊絲，如果板材之間的縫隙太大，則會產(chǎn)生焊接缺陷導(dǎo)致氣密性差。
04
激光焊接充氣柜箱體
目前充氣柜焊接平均功率為4kW，焊接深度為3～4mm，使用TLW5000可以保證焊接速度在2.5m/min – 4m/min。采用功率更高的激光器，能夠達(dá)到更大的焊深和更快的焊接速度以及更少的熱變形。西門子工廠的TruLaser Cell 1005配置的就是功率為6kW的激光器。
TLW 5000設(shè)備的優(yōu)勢
01
電動調(diào)焦系統(tǒng)
充氣柜激光焊接中的主要質(zhì)量問題包括：熔深穩(wěn)定性，飛濺和氣孔，拐角過燒。
拐角過燒案例（非TLW5000）
TLW5000焊縫
采用TLW5000智能焊接系統(tǒng)可以提升充氣柜焊接質(zhì)量。這主要得益于系統(tǒng)內(nèi)置了一整套先進(jìn)的功能模塊，如焊接頭上搭載的視覺輔助對焦系統(tǒng)，電動調(diào)焦模塊等等。以及系統(tǒng)內(nèi)建的焊接參數(shù)庫，生產(chǎn)計劃管理功能等。
這其中電動調(diào)焦系統(tǒng)可以方便的實現(xiàn)工藝切換并保證焊接質(zhì)量穩(wěn)定。
熱導(dǎo)焊和深熔焊是兩種常見的激光焊接工藝。熱導(dǎo)焊縫光滑圓潤，密封性好；深熔焊縫強(qiáng)度大，速度快。而焦點(diǎn)位置則是切換焊接工藝的關(guān)鍵，每一個毫米的偏離，都可能導(dǎo)致焊縫質(zhì)量的急劇轉(zhuǎn)變。
一些集成設(shè)備采用簡易的線光尋焦并且通過調(diào)節(jié)機(jī)器臂來調(diào)整離焦量，粗糙的解決方案帶來了粗糙的焊接質(zhì)量——飛濺、氣孔、裂紋等焊接缺陷極大的影響了良品率。
為了追求極致的精準(zhǔn)和穩(wěn)定，5000放棄了通過調(diào)節(jié)機(jī)械手臂來調(diào)整焦點(diǎn)位置的傳統(tǒng)做法，取而代之的是在焊接頭內(nèi)集成了高精馬達(dá)驅(qū)動的電動調(diào)焦鏡片，最小調(diào)焦單位精確到了0.1mm，配合高倍率CCD相機(jī)快速精準(zhǔn)完成焦點(diǎn)定位，這從根本上保證了穩(wěn)定的良品率，極大的減少了編程時間，降低了焊接過程中產(chǎn)生飛濺和裂紋的可能性。
02
TeachLine焊縫檢測
為了彌補(bǔ)定位誤差，通常會采用傳感器對產(chǎn)品位置進(jìn)行檢測和再定位。常見的焊縫檢測方式有在線檢測和離線檢測兩種。在焊縫檢測的技術(shù)路線上，TLC三維五軸機(jī)床和TLW5000設(shè)備都采用了離線檢測的方式。相對于在線檢測，離線檢測不受焊接過程的高強(qiáng)度弧光影響，檢測穩(wěn)定性更好，并且不會在焊接過程中增加算力負(fù)載，焊接速度更快。不同的是實現(xiàn)離線檢測的物理手段。TLC三維五軸機(jī)床采用了探針測量，而TLW5000采用TeachLine視覺測量系統(tǒng)。
TeachLine視覺測量系統(tǒng)是TLW5000設(shè)備上的專利功能，搭載該功能可以簡單快速的設(shè)置焊縫檢測程序，結(jié)合TruTops Weld 離線編程軟件（TLW500專利功能），甚至可以在離線編程時就實現(xiàn)焊縫檢測程序設(shè)置。
03
TruTops Weld離線編程軟件
在激光焊接柔性生產(chǎn)中，新產(chǎn)品導(dǎo)入往往是最繁瑣的，我們需要暫停生產(chǎn)數(shù)小時甚至數(shù)天去編輯新產(chǎn)品的焊接程序。但當(dāng)你在TLW5000設(shè)備中引入了TruTops Weld離線編程軟件，這個問題就迎刃而解了。
使用TruTops Weld 離線編程軟件，可以在電腦上直接生成焊接程序（注意是焊接程序，不只是機(jī)器人運(yùn)動軌跡），導(dǎo)入TLW5000后，人工示教或者通過TeachLine進(jìn)行位置糾偏，即可快速投入生產(chǎn)。
04
萬向氣體噴嘴
在激光焊接中，良好的噴嘴設(shè)計可以在防止氧化、抑制等離子體從而保證穩(wěn)定熔深，減少飛濺的同時加速冷卻。
一些集成設(shè)備采用簡易的側(cè)吹或者同軸噴嘴。相對同軸噴嘴，側(cè)吹噴嘴可以更好的防止焊道氧化并加速冷卻，但缺點(diǎn)是會大幅降低機(jī)器人姿態(tài)可達(dá)性，極易干涉。
國內(nèi)常見的同軸噴嘴
國內(nèi)常見的側(cè)吹噴嘴
紅色箭頭代表側(cè)吹噴嘴無法覆蓋的位置
對此，通快設(shè)計了獨(dú)特的萬向氣體噴嘴，這款噴嘴能夠在保證最佳焊接效果的同時，提供與同軸噴嘴一致的良好可達(dá)性——通過自動旋轉(zhuǎn)，輕松覆蓋各個方向的焊縫，提升姿態(tài)可達(dá)性，大幅節(jié)約了編程時間。
05
激光焊接中的通快
“know how”
激光焊接技術(shù)在鈑金行業(yè)的成功運(yùn)用，不止得益于功能強(qiáng)大的TLW5000設(shè)備，也得益于通快完善的激光焊接設(shè)計理論體系。
凝聚了通快在鈑金行業(yè)數(shù)十年經(jīng)驗的鈑金設(shè)計和工裝設(shè)計課程，能夠促進(jìn)激光焊接技術(shù)從單品打樣到生產(chǎn)盈利的有效過渡。
充氣柜自動裝夾工裝（無需人工點(diǎn)焊）
精巧的鈑金工裝，效率的數(shù)倍提升
結(jié)語
激光是一頭野獸，釋放激光只是焊接加工的開始，精準(zhǔn)的控制才能讓激光從野獸進(jìn)化成可控的工具。
正因為如此，TLW5000設(shè)備的魅力的才不止于產(chǎn)生極具美感的焊縫形貌，更在于遠(yuǎn)超常規(guī)的穩(wěn)定及如同復(fù)刻般精準(zhǔn)的工藝一致性。
TLW5000，鈑金加工的藝術(shù)家。
