激光焊接技術(shù)
- 2016-03-14 13:34:00
- sawchina 原創(chuàng )
- 8344
按焊接熔池形成的機理區分，激光焊接有兩種基本模式：熱導焊和深熔焊，前者所用激光功率密度較低（105～106W／cm2），工件吸收激光后，僅達到表面熔化，然后依靠熱傳導向工件內部傳遞熱量形成熔池。這種焊接模式熔深淺，深寬比較小。后者激光動(dòng)車(chē)密度高（106～107W／cm2），工件吸收激光后迅速熔化乃至氣化，熔化的金屬在蒸汽壓力作用下形成小孔激光束可直照孔底，使小孔不斷延伸，直至小孔內的蒸氣壓力與液體金屬的表面張力和重力平衡為止。小孔隨著(zhù)激光束沿焊接方向移動(dòng)時(shí)，小孔前方熔化的金屬繞過(guò)小孔流向后方，凝固后形成焊縫（圖1）。這種焊接模式熔深大，深寬比也大。在機械制造領(lǐng)域，除了那些微薄零件之外，一般應選用深熔焊。
由于經(jīng)聚焦后的激光束光斑?。?.1～0.3mm），功率密度高，比電弧焊（5×102～104W/cm2）高幾個(gè)數量級，因而激光焊接具有傳統焊接方法無(wú)法比擬的顯著(zhù)優(yōu)點(diǎn)：加熱范圍小，焊縫和熱影響區窄，接頭性能優(yōu)良；殘余應力和焊接變形小，可以實(shí)現高精度焊接；可對高熔點(diǎn)、高熱導率，熱敏感材料及非金屬進(jìn)行焊接；焊接速度快，生產(chǎn)率高；具有高度柔性，易于實(shí)現自動(dòng)化。
激光焊與電子束焊有許多相似之處，但它不需要真空室，不產(chǎn)生X射線(xiàn)，更適合生產(chǎn)中推廣應用。激光焊接實(shí)際上已取得了電子束焊接20年前的地位，成為高能束焊接技術(shù)發(fā)展的主流。
2．激光焊接設備
激光焊接設備主要由激光器、導光系統、焊接機和控制系統組成。
1．激光器
用于激光焊接的激光器主要有CO2氣體激光器和YAG固體激光器兩種。兩者優(yōu)缺點(diǎn)比較如表1所示。
2. 導光和聚焦系統
導光聚焦系統由圓偏振鏡、擴束鏡、反射鏡或光纖、聚焦鏡等組成，實(shí)現改變光束偏振狀態(tài)、方向，傳輸光束和聚焦的功能。這些光學(xué)零件的狀況對激光焊接質(zhì)量有極其重要的影響。在大功率激光作用下，光學(xué)部件，尤其是透鏡性能會(huì )劣化使透過(guò)率下降；會(huì )產(chǎn)生熱透鏡效應（透鏡受熱膨脹焦距縮短）；表面污染也會(huì )增加傳輸損耗。所以光學(xué)部件的質(zhì)量，維護和工作狀態(tài)監測對保證焊接質(zhì)量至關(guān)重要。
3．激光焊接機
它的作用是實(shí)現光束與工件之間的相對運動(dòng)，完成激光焊接，分焊接專(zhuān)機和通用焊接機兩種。后者常采用數控系統，有直角坐標二維、三維焊接機或關(guān)節型激光焊接機器人。
3．改善和發(fā)展激光焊接的新技術(shù)
以下幾項技術(shù)有助擴展激光焊接的應用范圍及提高激光焊接自動(dòng)控制水平
l. 填充焊絲激光焊
激光焊接一般不填充焊絲，但對焊件裝配間隙要求很高，實(shí)際生產(chǎn)中有時(shí)很難保證，限制了其應用范圍。采用填絲激光焊，可大大降低對裝配間隙的要求。例如板厚2mm的鋁合金板，如不采用填充焊絲，板材間隙必須為零才能獲得良好的成形，如采用φ1.6mm的焊絲做為填充金屬，即使間隙增至1.0mm，也可保證焊縫良好的成形。
此外，填充焊絲還可以調整化學(xué)成分或進(jìn)行厚板多層焊。
2. 光束旋轉激光焊
使激光束旋轉進(jìn)行焊接的方法，也可大大降低焊件裝配以及光束對中的要求。例如在2mm厚高強合金鋼板對接時(shí)，容許對縫裝配間隙從0.14mm增大到0.25mm；而對4mm厚的板，則從0.23mm增大到0.30mm。光束中心與焊縫中心的對準允許誤差從0.25mm增加至0.5mm。
利用等離子體的光、聲、電荷信號對激光焊接過(guò)程進(jìn)行檢測，近年來(lái)已成為國內外研究的熱點(diǎn)，少數研究成果已達到了閉環(huán)控制的程度。圖1是激光焊接質(zhì)量檢測和控制系統的實(shí)例。
該系統所用傳感器及其功能簡(jiǎn)單介紹如下：
（l）等離子體監測傳感器
1）等離子體光學(xué)傳感器（PS）：它的作用是采集等離子體的特征光-紫外光信。
2）等離子體電荷傳感器（PCS）；利用噴嘴做探針檢測由于等離子體帶電粒子（正離子、電子）的不均勻擴散而在噴嘴和工件之間形成的電位差。
（2）系統功能
1）識別激光焊接過(guò)程屬于何種方式。穩定深熔焊過(guò)程，有等離子體，PS、PCS信號均很強；
穩定熱導焊過(guò)程，不產(chǎn)生等離子體，PS、PCS信號幾乎等于零；
模式不穩定焊過(guò)程，等離子體間斷性地產(chǎn)生和消失，相應地PS、PCS信號間斷性地上升和下降。
2）診斷傳輸到焊接區的激光功率是否正常。當其他參數一定時(shí)，PS和PCS信號的強弱與入射到焊接區的功率大小有對應關(guān)系。因此，監視PS和PCS信號就可以知道導光系統是否正常，焊接區的功率是否發(fā)生了波動(dòng)。
3）噴嘴高度自動(dòng)跟蹤。 PCS信號隨噴嘴-工件距離的增加而減小。利用這一規律進(jìn)行閉環(huán)控制可以保證噴嘴-工作距離不變，實(shí)現高度方向的自動(dòng)跟蹤。
4）焦點(diǎn)位置自動(dòng)尋優(yōu)和閉環(huán)控制。在深熔焊范圍內，光束焦點(diǎn)位置發(fā)生波動(dòng)時(shí)，PS接收到的等離子體光信號亦隨之變化，以最佳焦點(diǎn)位置處（此對小孔最深）PS信號最小。依據所發(fā)現的這個(gè)規律，可以實(shí)現焦點(diǎn)位置自動(dòng)尋優(yōu)與閉環(huán)控制，使焦點(diǎn)位置波動(dòng)小于0.2mm，熔深波動(dòng)小于0.05mm。
相關(guān)文章
- [焊接技術(shù)] 激光焊接白車(chē)身 優(yōu)異材料加工熱源廣泛應用 2019-08-27
- [焊接技術(shù)] 現代焊接技術(shù)的發(fā)展現狀及前景 2018-11-27
- [焊接百科] 我國焊接生產(chǎn)現狀與焊接技術(shù)的發(fā)展 2018-11-26
- [焊接技術(shù)] 激光焊接技術(shù)應用及其發(fā)展趨勢 2018-11-26
- [焊接百科] 轎車(chē)車(chē)身輕量化及其對連接技術(shù)的挑戰 2018-10-10
- [行業(yè)資訊] 激光加工技術(shù)在汽車(chē)車(chē)身制造中的應用 2018-10-12
發(fā)表評論
熱門(mén)產(chǎn)品
社區新帖
- GBT 19867.4-2008 激光焊接工藝規程.pdf 2019-12-25
- GBT 2652-2008 焊縫及熔敷金屬拉伸試驗方法.pdf 2019-12-25
- GBT 16672-1996 焊縫-工作位置-傾角和轉角的定義.pdf 2019-12-25
- GBT 16745-1997 金屬覆蓋層產(chǎn)品釬焊性的標準試驗方法.pdf 2019-12-25
- GBT 17853-1999 不銹鋼藥芯焊絲.pdf 2019-12-25
- GBT 15169-1994 鋼熔化焊手焊工資格考核方法.pdf 2019-12-25
- GBT 15579.5-2005 弧焊設備安全要求 第5部分 送絲裝置.pdf 2019-12-25
- GBT 15579.7-2005 弧焊設備安全要求第7部分：焊炬(槍).pdf 2019-12-23
聯(lián)系我們
| 聯(lián)系人： | 韓玉琦 |
|---|---|
| 電話(huà)： | 0755-26013200/26013464 |
| 傳真： | 0755-26013188 |
| Email： | saw@sawchina.cn |
| QQ： | 2280915288 |
| 微信： | 18682260315 |
| 旺旺： | szhbkj |
| 地址： | 東莞市鳳崗鎮東深路鳳崗段206號天安深創(chuàng )谷W2棟誠信大廈21樓 |
底部分享通欄
關(guān)于我們
產(chǎn)品分類(lèi)
焊接學(xué)院
客戶(hù)服務(wù)
-
在線(xiàn)客服
-
關(guān)注微信
-
-
業(yè)務(wù)咨詢(xún)
-
人才招聘
-
售后咨詢(xún)
-
業(yè)務(wù)咨詢(xún)
-
掃一掃關(guān)注微信
