激光边缘搭接焊接

随着汽车制造中的材料选择进一步进入高强度领域，随着诸如铝的难以焊接材料的诸如难以焊接材料的使用，开发加入这些材料的鲁棒过程变得更为重要。适应实时接缝跟踪，间隙桥接，光束振荡和集成到激光相关过程的技术允许它们以更具主流的方法使用。

为确保产品的完整性，需要各种关节设计来确定成品焊接可以实现适用于健身的所有必要要求。例如，凸缘被添加到接头中以提高结构强度和稳定性，并且可以在各种汽车部件中发生，包括门，窗，梁和柱。然而，大多数凸缘旨在实现具有电流电阻焊接和激光光学产品的高效焊接。These flanges, often with longer length than is necessary so as to accommodate part/ process variation, add extra weight to vehicles that are already requiring weight reduction in order to meet upcoming federal standards (e.g. CAFE standards fleet-wide average of 54.5 mpg by 2025). What if it was possible to reliably process flanges, as well as drastically reduce flange length and still maintain a robust manufacturing process? The solutions noted hereafter can offer strong potentials for weight reduction and open up enhanced design opportunities.

接缝激光边缘焊接
通常，边缘焊接是通过两种材料之间的直接熔合完成的(图1)。使用这种方法，必须保持接近零的间隙，以确保接头的正确焊接。图2所示的想法描述了一种获得改进的融合深度的方法，同时将法兰长度减少了目前标准的一半以上。这种加工方式的能力是通过一系列功能提供的，包括光学焊缝跟踪、集成夹紧和光束振荡功能，在一个工具- Scansonic FSO(法兰焊接光学)。

与许多焊接过程一样，最大障碍物之一是保证用于连接的能量被精确地定位在接头中。工件公差，过程鲁棒性和机器人准确性都在实现良好的焊缝。使用光学接缝找到关节的能力

通过使用激光三角测量的跟踪提供了一种准确定位激光点到过程的方法。然后将接缝跟踪数据馈回光学控制器，这将信息转换为重新定位头部中的电动机将激光束引导到所需位置。该系统能够提供各种倾斜角度以适应两个和三层焊缝的接合位置的改变，因为法兰高度相对于彼此改变。在头部上添加集成夹紧单元不仅在与过程工具中心点直接相关的位置处的部件，它还提供了减少夹紧和保持接缝的工具成本的机会。夹紧单元的设计允许达到可能存在法兰的开口或结构，并且其快速开口夹紧机构（200ms）为大容量应用提供了良好的基础。这些新技术从焊接可靠性角度提供了额外的益处，以满足铝，硼和超高强度钢等材料所需的焊接要求。除了直接束缚位置/跟踪的速度外，振荡电机的用途可以在高达1000Hz的速度下实现双轴振荡，为氧化物层提供清洁作用，含锌颗粒的额外时间，或焊接后退火脆弱的微观结构。

在镀锌材料的零间隙焊接的情况下，可以看到焊接的清洁作用的一个例子。在焊接锌材料的情况下，间隙（-0.1mm）通常是强制性的，以确保锌在蒸发在基材的温度蒸发时具有逸出的地方。如果没有正确设置，这种气体驱逐可以被捕获在固化的熔池中，并以成品焊缝中的孔隙率的形式出现。添加振荡特征使得池的“重熔”能够使锌能够被带到表面并且不夹在焊接中。使用图3中指出的样本仅限x调制用于帮助确保正确处理焊缝中的锌。对于结构部件，通常需要将相对不同的材料，如硼钢，连接到电解镀锌或热浸材料。基于控制光束相对于关节的位置和利用振荡的能力，它提供了一个“漂浮”在工件上的熔体池(图4)。在工件上可能出现的变形不一定与工艺的自适应性质有关。该产品实时适应变化的能力使稳定性得以实现，这在过去通常会阻碍类似的过程方法。

自适应远程焊接
在这种情况下，搭接圆角是功能接头，需要处理。类似的问题也可以在这里看到关于联合位置和所需重叠。存在一个互补的解决方案，其中包括上述关于光学缝跟踪和光束振荡的一些特征。然而，代替夹紧，这种产品配备了“间隙桥接”技术。在大多数激光焊接应用中，零间隙是类似的问题，在这里也可以看到关于接头位置和所需配置的理想条件，以确保上下板之间的适当融合。如果在搭接边缘配置中看到缝隙，现在有选项来帮助支持此配置的良好焊接。

如果在化学或缝隙相关的条件下需要金属丝，则可以使用触觉缝跟踪系统来适应缝隙，因为填充金属可以用来桥接缝隙。然而，使用远程焊接，它是不可行的，以任何意义上的一致性，特别是当使用光学缝跟踪的光束放置在接头。没有填充金属，怎么可能自动桥接间隙?

ScanSoneRLWA（远程激光焊接 - 自适应），利用500毫米支架，通过其在头部内部的过程控制提供实时缝缝，现在有一个名为“GAP桥接”的选项。最终结果是在动态性质中控制相对于接缝的激光光斑位置，而不是简单地拍摄空间中的编程点。

现在，光束能够精确地放入接缝中，能够以高可靠性处理圈点。该问题仍然恢复到材料中的差距，典型的激光工艺斗争以容纳。利用在RLWA的系统控制内预定义的间隙桥接算法，光学器件具有通过接缝跟踪封装的能力，以识别关节中的间隙并自动调节各种条件以处理接头。通过调制激光功率，光斑尺寸，梁相对于接合边缘的y偏移，以及在X和Y方向上的横梁振荡施加，这使得熔融材料的芯吸在桥接接头（图5）。钢和铝可以容易地解决上层材料厚度或更小的间隙，而进一步的研究表明在某些情况下的能力（图6）。

前景
添加随着激光焊接工艺的组成部分的变化适应性水平的能力允许更大的鲁棒性，更少的返工和更高的首先先通过质量到成品。Utilization of tools such as optical seam tracking, integrated clamping, beam oscillation, and gap-bridging algorithms enable the user to further gain the advantages seen from laser welding (e.g., processing speeds, low thermal input, etc.) and now be more broadly applied, opening up opportunities not feasible in the past.