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近年来，激光焊接作为新型的焊接方式应用范围越来越广泛，尤其在激光器价格大幅降低之后，在某些领域激光焊接的应用如井喷式爆发。厨具一直是我们生活的必需品，随着人们生活水平的不断提高，日常的厨具也必须不断满足顾客的审美和个性化需求。厨具的分类简而言之,一般由不锈钢厨具、铁质厨具、陶瓷厨具、塑料厨具等组成，就拿不锈钢厨具的焊接工艺来讲，传统的焊接技术很难达到理想的效果，且焊后处理工作量大，激光焊接技术的出现及推广打破了这一僵局，让厨具焊接工艺有了显著突破。
激光焊接原理激光焊接作为一种高质量、高精度、低变形和高效率的焊接方法，在机械制造、航空航天、汽车工业、粉末冶金、生物医学等方面得到广泛应用，尤其以不锈钢厨具为代表的厨具行业应用更是广泛。
激光焊接是将具有高能量密度的激光束辐射至金属表面，在激光与金属的相互作用下，金属吸收激光能量并转化为热能，金属熔化后冷却结晶形成焊缝。激光焊接具有焊接速度快、工件变形小、焊缝融合大、焊缝质量好、焊后处理简单等优点，可以用于各种环境下焊接同种或者异种材料或者难熔材料。激光焊接示意图如图1所示。
图1 激光焊接示意图
在不锈钢厨具的加工过程中，为了取得更好的焊接效果，越来越多的厨具企业采用激光焊接技术。焊接后，工件变形量小，后续处理工作量少，能够得到非常美观的焊接表面效果，可以大大减少抛光及整平工序的人工成本。
厨具行业中常用的激光焊接设备在厨具行业中最常使用的激光焊接设备一般分为三种：双工位机器人激光焊接单元、激光焊接专机和手持式激光焊接机。
双工位机器人激光焊接单元双工位机器人激光焊接单元如图2所示，由机器人、双工位旋转变位机、激光器、防护房等组成，采用人工上料的方式，实现内部焊接、外部上下料，提高设备使用效率及生产效率。通常，旋转变位机上配置可调整工装夹具，满足不同规格工件的焊接，通用性强。这种焊接单元主要适用于中大型且长焊缝较多的厨具工件焊接。
图2 双工位机器人激光焊接单元
激光焊接专机激光焊接专机如图3所示，主要由X、Y、Z三轴和旋转轴、激光器、封闭式外罩等组成，采用人工上下件的方式实现工件的焊接。此焊接专机主要适合于小型且焊缝单一的厨具工件焊接。旋转轴上配置不同工装夹具系统以适应多种工件，柔性度较高。
图3 激光焊接专机
手持式激光焊接机手持式激光焊接机如图4所示，主要由激光器、水冷机、手持式焊接头等组成，占地面积小，上手快，对于操作人员要求较低。前期成本投入较少，且能很大程度上降低不锈钢厨具焊接后的打磨工作量，因此手持式焊接机目前是小型厨具厂商的首选。
图4 手持式激光焊接机
典型工件激光焊接工装夹具设计思路厨具行业使用激光焊接已经成为一种发展趋势，国内部分厂商已经将激光焊接应用在五金厨具焊接中，特别是抽油烟机、烘烤箱等大型厨具的外罩的焊接，大大提高了生产效率，取得了良好的焊接效果。下面以抽油烟机罩激光焊接为例来简要分析工装夹具设计思路。
抽油烟机的外罩模型和实物如图5所示，抽油烟机罩一般由激光切割下料、冲压成形，工件一致性保持较好。此类工件的工装夹具设计思路一般为：
图5 抽油烟机罩
⑴首先确定工件的摆放姿态，根据图纸要求找出定位基准。由于机罩在冲压成形后很松散，无法使用侧边作为定位，一般采取孔 大面的定位方式。
⑵确定焊缝数量以及焊接是否便捷。在保证工件尺寸的情况下，优先完成长缝的焊接。短缝如果影响夹具设计，导致成本较多，需要结合成本与客户沟通是否可采取后续补焊方式。
⑶确定焊接工装夹具形式。根据客户需求确定工装夹具自动化程度，是采用手动夹紧，还是自动夹紧，亦或是手动夹紧和自动夹紧相结合。
⑷确保工装夹具方便调节。为保证设计的工装定位块和夹紧块方便调节，可采用调整垫片形式或者腰孔调节、销定位等，以此来减少工装夹具零件的返工量。
已在客户现场正常使用的抽油烟机罩的手动夹紧工装如图6所示，由于客户产量提升，根据客户需求，又重新设计了气动夹紧工装用于提升工作效率，如图7所示。
图6 抽油烟机罩手动夹紧工装
图7 抽油烟机罩气动夹紧工装
结 束 语任何一个行业从开始到结束基本要经历初始期、成长期、成熟期和衰退期四个阶段，目前不锈钢厨具行业正处于成长期，因此激光焊接技术在厨具行业的应用也在蓬勃发展，激光焊接设备的需求也在与日俱增。
朱通
作者简介
机械设计工程师，主要从事激光焊接相关工作，具有多年激光焊接产线及专机研发设计经验。
——摘自《钣金与制作》2022第3期
