自從機(jī)器人被發(fā)明以來(lái)，焊接一直是工業(yè)機(jī)器人的第一應(yīng)用。據(jù)國(guó)際機(jī)器人聯(lián)合會(huì)稱(chēng)，世界上50%的機(jī)器人都用于焊接。使用六軸機(jī)器人，裝配工可以更好、更快、更一致、更安全地焊接零件。

近年來(lái)焊接機(jī)器人的能力已經(jīng)大大提高，而且它們變得更容易使用，并且部署成本更低。曾經(jīng)僅屬于汽車(chē)原始設(shè)備制造商和其他大型制造商的技術(shù)，現(xiàn)在已經(jīng)在中小型企業(yè)的應(yīng)用范圍內(nèi)。

在汽車(chē)行業(yè)需求的推動(dòng)下，激光焊接是六軸機(jī)器人發(fā)展最快的應(yīng)用之一。與傳統(tǒng)的點(diǎn)焊工藝不同，激光焊接可以達(dá)到兩塊鋼板之間的分子結(jié)合，大大提升車(chē)身的結(jié)合精度。

此外，激光焊接具有被焊工件變形極小、幾乎沒(méi)有連接間隙、焊接深度/寬度比高等特點(diǎn)，因此焊接質(zhì)量比傳統(tǒng)焊接方法高。通過(guò)電子計(jì)算機(jī)處理，針對(duì)不同焊接對(duì)象和要求，實(shí)現(xiàn)諸如焊縫跟蹤、缺陷檢測(cè)、焊縫質(zhì)量監(jiān)測(cè)等項(xiàng)目，通過(guò)反饋控制調(diào)節(jié)焊接工藝參數(shù)，從而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化激光焊接。因此，可以很好地解決汽車(chē)制造商面臨著減輕車(chē)輛重量和提高車(chē)身精度和強(qiáng)度的壓力。

機(jī)器人激光焊接示意

焊接機(jī)器人激光加工原理

焊接機(jī)器人激光加工是以聚焦的激光束作為熱源轟擊工件，對(duì)金屬或非金屬工件進(jìn)行熔化形成小孔、切口、連接、熔覆等的加工方法。激光加工實(shí)質(zhì)上是激光與非透明物質(zhì)相互作用的過(guò)程，微觀上是一個(gè)量子過(guò)程，宏觀上則表現(xiàn)為反射、吸收、加熱、熔化、氣化等現(xiàn)象。

在不同功率密度的激光束照下，材料表面區(qū)域發(fā)生各種不同的變化，這些變化包括表面溫度升高、熔化、氣化、形成小孔以及產(chǎn)生光致等離子體等。

01 激光功率密度小于數(shù)量級(jí)

當(dāng)激光功率密度小于數(shù)量級(jí)時(shí)，金屬吸收激光能量只引起材料表層溫度升高，但維持固相不變，主要用于零件的表面熱處理、相變硬化處理或釬焊等。當(dāng)激光功率密度在數(shù)量級(jí)范圍時(shí)，產(chǎn)生熱傳導(dǎo)型加熱，材料表層將發(fā)生熔化，主要用于金屬的表面重熔、合金化、熔覆和熱傳導(dǎo)型焊接（如薄板高速焊及精密點(diǎn)焊等）。

02 激光功率密度達(dá)到數(shù)量級(jí)

當(dāng)激光功率密度達(dá)到數(shù)量級(jí)時(shí)，材料表面在激光束的照射下，激光熱源中心加熱溫度達(dá)到金屬的沸點(diǎn)，形成等離子蒸汽而強(qiáng)烈氣化，在氣化膨脹壓力作用下，液態(tài)表面向下凹陷形成深熔小孔；與此同時(shí)，金屬蒸汽在激光束的作用下電離產(chǎn)生光致等離子體。這一階段主要用于激光束深熔焊接、切割和打孔等。

03 激光束功率密度大于數(shù)量級(jí)

當(dāng)激光束功率密度大于數(shù)量級(jí)時(shí)，光致等離子體將逆著激光束的入射方向傳播，形成等離子體云團(tuán)，出現(xiàn)等離子體對(duì)激光的屏蔽現(xiàn)象，這一階段只適用于采用脈沖激光進(jìn)行打孔、沖擊硬化等加工。

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隨著激光技術(shù)的不斷發(fā)展，數(shù)千瓦的激光加工設(shè)備競(jìng)相出現(xiàn)，并與光電跟蹤、計(jì)算機(jī)數(shù)字控制、工業(yè)焊接機(jī)器人等技術(shù)相結(jié)合，大大提高了激光加工的自動(dòng)化水平和使用功能。

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