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激光焊接機器人工作站應用于高爾夫球桿制造

發布時間: 2016-01-18 09:01:57 來源:新戰略機器人網

核心提示: 對于制造企業而言,為了提供產品競爭力,除產品每年推陳出新外,產品的設計方面,制造過程的焊接工藝,傳統的工藝(TIG焊和Plasma等離子焊)已經是極限階段或已經不能滿足其生產要求。例如:板厚設計要求在0.6-1.0mm,同時要求整體控制變形量,最后都證明:激光是新工藝的最佳選擇。

Golf這項貴族運動,追求的就是高品質享受的過程。Golf球具大致性能要求:打擊距離、準確度、重心低、打擊聲音;Golf球具追求性能、功能、外觀設計變化,所以一款球具生產壽命約1-1.5年,每年都會推陳出新更新換代,球具屬于消耗品,會經常有新材料,新功能、新工藝的應用,golf球具是融入了許多高科技技術的產品。

對于制造企業而言,為了提供產品競爭力,除產品每年推陳出新外,產品的設計方面,制造過程的焊接工藝,傳統的工藝(TIG焊和Plasma等離子焊)已經是極限階段或已經不能滿足其生產要求。例如:板厚設計要求在0.6-1.0mm,同時要求整體控制變形量,最后都證明:激光是新工藝的最佳選擇。加上近10年來激光技術飛速發展,設備投資成本和使用成本比以往都低很多,這兩方面相對10年前有了長足的進步,所以未來激光焊接工藝在Golf行業應用空間很大。

Golf球頭制造工藝發展過程中的三種焊接工藝原理:

TIG焊的工藝原理:TIG焊(Tungsten Inert Gas Welding),又稱為非熔化極惰性氣體鎢極保護焊。在焊接過程中工件被加熱并且被非熔化電極熔化,電弧在電極和工件之間燃,熔池和電極被從噴嘴流出的保護氣流保護著,可以填絲或者不填絲進行焊接。

Plasma等離子焊原理:是利用等離子弧作為熱源的焊接方法。氣體由電弧加熱產生離解,在高速通過水冷噴嘴時受到壓縮,增大能量密度和離解度,形成等離子弧。它的穩定性、發熱量和溫度都高于一般電弧,因而具有較大的熔透力和焊接速度。

Laser激光焊接原理:利用高能量密度的激光束作為熱源的一種高效精密焊接方法。

Golf球頭制造工藝發展過程中的三種焊接工藝對于球頭的性能有直接的影響:

首先,傳統的手工TIG焊工藝,焊接速度較慢,且熱輸入比Plasma和Laser激光焊大很多,熱影響區大易產生變形,一般焊縫寬度在6~8mm,焊接前的裝備間隙不高有2~3mm甚至是4mm,完全靠手工焊接起來。這樣的焊接工藝使得球頭的CT值較差,所以球頭打擊的準確性、聲音清脆程度、打擊的距離都較為一般,而且產品的一致性差,品質不穩定。 CT值(即反彈系數,指的是桿頭的反彈值)是Golf球桿的重要衡量標準。CT值有標準要求,系數大,擊球距離就遠,系數小,擊球的距離就近,但是如使用超標的CT值的球桿,也是不允許參加比賽的。

其次,Plasma等離子焊工藝與TIG焊類似,但其焊槍內部會產生壓縮電弧,以提高弧溫和能量密度,它比TIG焊速度快、熔深大,但遜于激光焊,熱輸入量(熱影響區)比TIG焊小而比激光大。焊縫寬度在5~6mm,焊接前的裝備間隙可以控制在1mm以內。使用Plasma工藝球頭的CT值較TIG高,所以球頭打擊的準確性、聲音清脆程度、打擊的距離屬于中等,而且產品的一致性較好,品質穩定。

最后,Laser激光焊工藝光束集中,焊接熱影響區非常小,所以變形最小,熔深好、焊接速度快,比Plasma高2~3倍,能焊接0.2mm以上薄板,焊縫寬度在2~3mm。能使用Laser激光焊工藝的,前道制程工序也非常高,即裝備間隙更小(0.5mm以內)這樣球頭的品質會更高,一致性更好,而且使用激光工藝后,整個球頭的制造工藝可以發揮到極致,如球頭的鑄造或鍛造毛坯本體局部可以使用0.5~0.6mm的材料,從而最大的提高產品性能。Laser激光焊工藝焊接的球頭,其CT值最高(當然是在比賽允許范圍之內),從而球頭打擊的準確性、聲音清脆程度、打擊的距離都是最佳的。當然,Laser激光焊也有缺點,如該工藝的焊點光斑在0.4-0.6mm,相對要求焊縫裝配要求高,但是增加了送絲補償功能,可以彌補以上缺陷,同時可以滿足異種材料焊接,特別適合golf這樣高要求的應用。


上面左圖1,此類球頭要去焊縫窄,不能燒到邊緣,TIG和Plasma很難滿足要求;上面右圖2,光纖激光焊接鈦合金Golf球頭的效果。

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