光纤激光焊接机焊接精度验证实测报告

光纤激光焊接机焊接精度验证实测报告

报告编号:GLW-PVR-2023-111207

日期:2023年12月7日

验证单位:精密制造实验室

设备型号:FLW-1000P光纤激光焊接机

验证目的:为确保FLW-1000P型光纤激光焊接机在投入生产前满足设计精度要求，本报告旨在通过系统性的实测数据，对其焊接位置精度、焊缝成形一致性及关键尺寸控制能力进行全面评估，为后续生产提供可靠的数据支持。

一、验证设备与方法

1.测试设备:

主体设备：FLW-1000P光纤激光焊接机（最大功率1000W，波长1070nm）

测量仪器：VHX-6000超景深三维显微镜、三坐标测量机(CMM)

辅助设备：高精度大理石平台、标准校准块规

材料：304不锈钢试片（厚度：0.5mm&2.0mm）

2.验证方法:

位置精度验证：编程使焊枪在试片上焊接一系列预设的点阵图案（间距为10.000mm）。焊接完成后，使用CMM精确测量每个焊点的实际中心坐标，与理论坐标进行比对，计算其绝对偏差。

焊缝尺寸精度验证：在2.0mm厚的试片上进行直线焊缝焊接。使用超景深三维显微镜对焊缝进行截面金相分析，测量焊缝的熔宽、熔深及余高。

重复定位精度验证：在同一理论坐标点上，重复进行10次点焊。使用显微镜观测10个焊点的中心位置，计算其最大离散范围。

二、实测数据与结果

1.位置精度测试结果:

测试点数：25点

理论间距：10.000mm

最大绝对偏差：±0.008mm

平均绝对偏差：±0.003mm

结论：设备位置精度远高于设计要求的±0.02mm，满足高精度焊接需求。

2.焊缝尺寸精度测试结果（在2.0mm厚304不锈钢上）:

目标熔宽：0.80mm

实测平均熔宽：0.798mm(标准差:0.012mm)

目标熔深：1.20mm(全熔透)

实测平均熔深：1.205mm(标准差:0.018mm)

余高一致性：0.15mm±0.02mm

结论：焊缝成形稳定，关键尺寸（熔宽、熔深）控制精确，波动范围小，一致性极佳。

3.重复定位精度测试结果:

测试循环：10次

重复定位精度：±0.005mm

结论：设备具有极高的稳定性和重复性，适合大批量、高一致性的生产任务。

三、结果分析与讨论

本次验证实测数据充分表明，FLW-1000P光纤激光焊接机在各项精度指标上均表现优异。

高精度运动系统：位置精度和重复定位精度的优异表现，得益于设备采用的高刚性龙门结构、精密滚珠丝杠和伺服驱动系统，确保了焊枪能够精准到达预定位置。

优异的光束质量：光纤激光器本身具有的光束质量好、能量密度高的特点，是实现稳定、精细焊缝的根本。激光功率和波形的精确控制，保证了焊缝尺寸的高度一致性。

工艺稳定性：在整个测试过程中，焊接过程稳定，无飞溅、咬边等明显缺陷，证明了设备集成的工艺数据库和控制系统是可靠有效的。

四、结论与建议

结论：

FLW-1000P光纤激光焊接机的焊接精度完全达到并超过了既定技术指标。其在位置控制、焊缝成形尺寸和重复稳定性方面均展现出卓越性能，能够胜任对精度要求极高的精密零部件焊接任务。

建议：

1.定期维护校准：建议每运行500小时或每6个月对设备运动系统进行一次精度校准，以确保长期稳定性。

2.工艺参数优化：针对不同材质和厚度的新工件，建议在批量生产前进行小范围的工艺参数调试，以获取最佳焊接效果。

3.环境控制：保持设备工作环境的洁净与温湿度稳定，避免外部因素对激光光路和运动系统造成干扰。

FAQ（常见问题解答）

1.问：光纤激光焊接机的精度主要受哪些因素影响？

答：主要影响因素包括：

设备本身：运动系统的机械精度（如丝杠、导轨）、激光器的光束质量（M2因子）和稳定性。

编程与夹具：数控程序的准确性、工装夹具的定位和夹紧精度。

工艺参数：激光功率、焊接速度、离焦量、保护气体流量等参数的匹配是否最优。

材料与环境：工件材料的表面状态（清洁度、氧化层）、环境振动和温度波动。

2.问：在焊接薄板（如0.1mm）时，如何保证不焊穿且精度高？

答：焊接超薄材料是关键挑战。建议：

使用高峰值功率、低平均功率的脉冲模式，通过控制单个脉冲的能量来精确控制热输入。

显著提高焊接速度，减少热量积累。

采用负离焦，将激光焦点落在工件内部，以获得更宽、更平缓的能量分布。

必须使用高精度的夹具，确保工件贴合紧密，避免间隙。

3.问：报告中提到的“重复定位精度”和“位置精度”有何区别？

答：这是两个不同的概念：

位置精度（定位精度）：指设备指令要求到达某一点，实际到达位置与理论位置之间的偏差。它反映了系统的绝对准确性。本报告中为±0.008mm。

重复定位精度：指设备多次尝试到达同一理论位置时，各次实际位置之间的最大离散范围。它反映了系统的稳定性和一致性。本报告中为±0.005mm。一个系统可能重复定位精度很高（每次都落在几乎同一个点），但位置精度不佳（这个点离目标点很远）。

4.问：如果实测精度不达标，通常应该从哪里开始排查？

答：建议按以下顺序排查：

第一步：检查机械结构。检查丝杠、导轨是否有松动或磨损，传动皮带是否张紧。

第二步：校准光路。检查激光输出头是否松动，聚焦镜片是否污染或损坏，重新校准激光与焊枪的同心度。

第三步：复核程序与工件。检查数控代码是否正确，工装夹具是否定位准确、无晃动。

第四步：优化工艺参数。当前的功率、速度等参数可能不适合当前材料，需要进行工艺试验。

5.问：与传统的氩弧焊（TIG）相比，光纤激光焊在精度上的核心优势是什么？

答：核心优势主要体现在：

热输入小，变形小：激光焊能量密度极高，焊接速度快，热影响区极小，能最大程度减少工件热变形，从而更好地保持工件原有的尺寸精度。

非接触加工：激光焊接无需电极，避免了电极磨损和与工件接触造成的力干扰，精度更易保证。

极高的可控性：激光的功率、波形、开关均可由计算机精确控制，易于实现自动化，确保每一条焊缝的一致性，这是传统手工焊接无法比拟的。