Многофункциональный лазерный роботизированный комплекс для резки, сварки, очистки, плавки металла

Лазерная голова сварки имеет форм-фактор пригодный к установке на промышленный манипулятор. Таким образом, процесс лазерной сварки на базе представленного лазерного оборудования без проблем может быть автоматизирован. Для этого в блоке управления сваркой предусмотрен разъем принимающий команды от манипулятора, если режим автоматизации активирован. Следовательно, нет необходимости использовать дополнительные протоколы передачи данных или специализированное программное обеспечение. Достаточно освоить программный пакет, идущий в комплекте с манипулятором.   Процесс автоматизации лазерной сварки позволяет повысить производительность оборудования, реализовать беспрерывность рабочего процесса, улучшить качество итоговых изделий, снизить энергопотребление, организовать производство в неблагоприятных условиях, а так же расширить производство без привлечения дополнительного обслуживающего персонала. Для автоматизации технологического процесса сварки требуются минимальные знания о взаимосвязи параметров определяющих процесс сварки с требуемым режимом работы лазерного оборудования.

Научная новизна заключается в реализованном технологическом процессе и системе управления лазерным технологическим комплексом с требуемыми параметрами, обеспечивающими заданные показатели качества деталей. С целью повышения эффективности технологического процесса сварки металлов были разработаны автоматизированная система управления технологическим комплексом, методика и способы управления лазерным технологическим комплексом сварки металлов, определяющие качество сварного шва, позволяющих повысить эффективность процесса сварки металлов. Компанией были созданы методики и специальная технологическая оснастка для оптимизации процесса лазерной сварки различных материалов. Проведены исследования влияния технологических параметров лазерной сварки в зависимости от скорости движения луча на формирование сварных соединений, геометрические характеристики проплавления и образование дефектов. Проведены оптимизация технологических режимов лазерной сварки основных металлов и оценка качества получаемых соединений. Рассмотрены возможные причины образования «горячих трещин» в зависимости от технологических особенностей лазерной сварки. Рассмотрены особенности структурных превращений в шве и зоне термического влияния в условиях неравномерного нагрева и охлаждения при лазерной сварке. Разработаны технологические рекомендации по лазерной сварке разных металлов.
Более того, данный комплекс при регулировки мощности лазерного источника может выполнять функции резки, очистки металла.

Резка металла реализуется на том же принципе воздействия лазера на поверхность металла. При увеличении мощности лазера, увеличивается глубина плавления, а значит при правильной конфигурации источника появляется возможнось проплавить стенку заготовки насквозь. В данном режиме работы отпадает необходимость в использовании гальванических сканаторов, так как появляется необходимость свести область действия луча к точки для обеспечения точного реза.

Если же, напротив, использовать лазер на малой мощности, и достаточно большой абочей двухмерной зоне, что достигается установкой амплитуды работы сканаторов в возможный максимум и увеличение расстояния между соплом и поверхностью металла, то комплекс входит в режим работы очистки металла от загрязнений, краски и ржавчины.

Основные характеристики инновационного продукта, планируемого к коммерциализации в рамках заявленного проекта (функциональное назначение, основные потребительские качества и параметры продукта)Функциональное назначение разрабатываемого по проекту продукта: резка, сварка, очистка, плавка металла лазерным излучением.

Конфигурация комплекса:

• лазерный источник SEKIRUS или IPG;
• система водяного охлаждения SEKIRUS серии CFLB (производство Россия);
• система управления SEKIRUS (контроллер серии ULMB) (производство Россия);
• манипулятор любого производителя (робот или кобот).

В режиме работы лазерной резки комплекс способен пробивать 30 мм на средней скорости 40 мм/с.

Особенности и преимущества разрабатываемого лазерного комплекса

• Превосходное качество сварного шва;
• Высокая скорость сварки (в 2~10 раз выше, чем у традиционной);
• Простой и гибкий ручной режим работы;
• Не требуется специального обучения;
• Экономия времени за счет отсутствия необходимости чистовой обработки сварного шва;
• Интерактивная система управления изменяет размер светового пятна для лучшего; формирования сварных соединений;
• Отсутствие деформаций и пористости при сварке;
• Надежная и экологически чистая технология;
• Легкий вес, эргономичный дизайн;
• Длительный срок службы;
• Комплекс оснащен различными видами сопел для удовлетворения любых технологических потребностей при сварке разных изделий.

Параметры лазерной сварки в составе робототехнического комплекса зависят непосредственно от промышленного манипулятора, на который планируется установка данного оборудования, так как именно технические характеристики робота определяю рабочую зону комплекса и скорость сварки. Ограничительным параметром манипулятора является его полезная нагрузка: она не должна быть меньше 3 кг. Иначе говоря, почти все существующие на рынке роботы подходят для реализации на их базе робототехнического комплекса. Именно рабочая зона манипулятора и методы ее расширения (подвижный рабочий стол, подвижная опора манипулятора, дополнительные рабочие оси) позволяют определить максимальные размеры детали, которую может обрабатывать Комплекс. Подбор манипулятора вместе с дополнительными средствами расширения рабочей зоны будет осуществляться в зависимости от технического задания заказчика: размера и формы заготовок, производственной площади комплекса, требуемой производительности.