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光束测量系统优化多焦点激光焊接工艺开发
材料来源: ACT激光聚汇          

文/LFWC

镀锌钢板(具有不同熔化和蒸发性能的金属组合)的激光焊接,曾经是汽车行业的一大挑战。大众汽车公司正在寻求一种有前景的多焦点激光焊接方法攻克这一挑战。这种新开发的工艺,能实现比传统的单焦点激光束焊接系统更高的焊接速度。

大众汽车的这项新焊接工艺研究,整体复杂性较高,但是研发团队却在短短三年内完成了工艺开发。该项目负责人Alexander Franz介绍说:“在整个开发过程中,测量技术发挥了关键作用。每一项设计变更都必须仔细量化和记录。因此,测量所需的时间对整体开发时间有着直接影响。”其中,MKS Ophir BeamWatch激光测量系统,为该项激光焊接工艺的快速研究贡献了巨大力量。

MKS的紧凑型Ophir BeamWatch测量设备,显著加速了这种多焦点激光焊接工艺的发展,该设备在不接触激光束的情况下实时测量激光束。

多光束测量

多焦点焊接背后的原理,是通过一个激光光学元件同时产生多个激光束。这种创新的工艺技术,以零间隙结构连接热浸镀锌板。在具体的焊接工艺执行过程中,其中最关键的一个诀窍是保持多个激光束彼此之间的几何形状处于一种精确关联中——要做到这一点,首先必须要对光束进行测量。

使用传统仪器测量这些光束需要付出很多努力。采用Ophir BeamWatch系统可以大大缩短测量时间。通过BeamWatch系统可以观察到同时通过该系统的多个光束。测量在不到100ms内完成,在随后的300ms内,BeamWatch系统就能显示出所有相关的测量结果。

每次测量时,光束参数乘积、瑞利长度和光束发散度都是实时确定的。使用Ophir BeamWatch系统测量焦点位置有很大好处:与其他测量仪器相比,操作员可以自由选择参考平面,从而在过程中获得更大的灵活性。

 “BeamWatch系统为我们带来了巨大优势。每次更改开发系统时,使用BeamWatch系统进行测量,我们能直接看到效果。即使是热焦点偏移,系统也能检测到。” Alexander Franz说,“通过其他测量技术,也能获得热焦点偏移等参数的测量值,但是工作量极大。Ophir的非接触式技术完全改变了我们对测量的看法。通过非接触式测量技术,我们的测量意愿得到了充分满足,测量结果的质量显著提高,这对提升项目的整体效果贡献巨大。”

以前团队可能会再三考虑是否真的有必要进行测量,而现在根本不用顾虑测量耗时问题。现在测量只需不到1秒即可完成,而不是超过五分钟,准备时间也很短。运行仪器只需要通电、联网。Ophir BeamWatch系统可以直接连接到PLC,因此可以根据需要直接处理和存储所有测量数据。

广泛应用

由于Ophir BeamWatch系统操作简单,因为能广泛应用于很多领域,如用于评估过程动态和优化生产过程。

其测量速度如此之快,以至于可以利用通常的暂停时间进行相关的测试,而不耽搁产线的正常运转时间。

“BeamWatch系统能让我们快速得到问题的答案。在使用多焦点激光焊接技术时,必须密切监测激光参数,以确保在高温焊接车顶侧板时达到所需的稳定性。这里的光束布置完全不同,并且对测量技术要求很高。”Alexander Franz说,“可以肯定的是,如果没有Ophir BeamWatch系统,我们都不敢想象能像现在这样开展日常工作。它极大地扩展了我们的测量能力。”(内容来源:MKS Ophir)


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