激光焊接質(zhì)量影響參數分析
- 2018-08-22 17:13:00
- 陸啟蒙 原創(chuàng )
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對激光焊接的質(zhì)量產(chǎn)生直接影響的參數包括:激光脈沖的能量、激光束光斑直徑、激光脈沖的頻率、激光的脈寬、激光的脈沖波形、被焊材料的相對光吸收率、焊接速度、保護氣體等。
激光脈沖的能量
是指單個(gè)激光脈沖能最大輸出的能量,單位是J(焦耳)。這是激光器的一個(gè)主要參數,它決定了激光器所能產(chǎn)生的最大能量,按照模具修復的用途來(lái)說(shuō),激光能量在70J以下已經(jīng)能滿(mǎn)足任何場(chǎng)合的需要了,再大的能量也是白費,或根本用不上,而且帶來(lái)激光電源體積和散熱器體積的不斷增大,降低了電源的使用效率。
激光光斑聚焦直徑
這是反映激光器設計性能的一個(gè)極為重要的參數,單位是(mm),它決定了激光的功率密度和加工范圍。如果激光器的光學(xué)設計合理先進(jìn),激光能量集中,聚焦準確,能把激光光斑直徑控制在0.2mm-2mm的范圍,而能否把激光的聚焦直徑控制在0.2mm是對激光發(fā)生器的一個(gè)嚴格的考驗。國內一般設計的激光器,由于只想降低成本,因此,激光的器件加工簡(jiǎn)陋,設計并不嚴謹,激光在諧振腔里發(fā)散嚴重,導致難以準確聚焦,其激光器輸出的激光光斑直徑根本達不到標稱(chēng)的0.2mm,而只能最小達到0.5mm,而由于激光的發(fā)散,令輸出的激光束不能呈規則的圓形,這就造成了激光實(shí)際照射區域過(guò)大,出現燒蝕焊縫的現象,即在焊縫的兩端出現不必要的激光照射而令焊縫兩端呈現凹陷,這種現象對于修補已經(jīng)拋光的模具影響尤為嚴重,有時(shí)甚至會(huì )令模具報廢。同普公司的激光器設計精良,選料嚴格,精心調試,使其激光器輸出的光束光斑直徑能進(jìn)行精密的監控,使聚焦光斑的大小最小能達到0.2mm,并能在0.2mm和2mm的范圍里進(jìn)行無(wú)級調節,達到國際的先進(jìn)水平。
激光脈沖的頻率
這是反映激光器在一秒內能打出多少個(gè)脈沖的能力,單位是(Hz)。首先需要說(shuō)明的是,焊接金屬是使用激光的的能量,而在激光功率恒定的情況下,頻率越高,每個(gè)激光輸出的能量就越小,因此,我們需要在保證激光的能量足夠熔化金屬的情況下,考慮加工的速度,才能定出激光的輸出頻率。在激光修補磨具的場(chǎng)合,15Hz已經(jīng)能滿(mǎn)足焊接的需要了,過(guò)高的頻率勢必造成激光的脈沖能量過(guò)低,從而造成焊接失敗。
激光的脈沖波形
對于采用脈沖激光進(jìn)行焊接的加工,激光脈沖波形在脈沖激光焊接中是一個(gè)重要的問(wèn)題。當高強度的激光入射至材料的表面時(shí),金屬表面會(huì )將60%~98%的激光能量反射掉,且反射率隨表面溫度變化。因此,不同的金屬對于激光的反射率和激光的利用率都不一樣,要進(jìn)行有效的焊接就必須輸入不同波形的激光,這樣焊縫處的金屬組織才能在最佳的方式結晶,形成與基體金屬一致的組織,才能形成高質(zhì)量的焊縫。國內一般的機器都采用廉價(jià)的單波形激光電源,因此,其焊接的柔性較低,難以適應多種模具材料的焊接,并且經(jīng)常要進(jìn)行返工,大大浪費了焊接材料的時(shí)間,并可能造成模具的報廢。不同的金屬材料表面對激光的反射和吸收程度差別很大,而同一束激光對不同的金屬會(huì )產(chǎn)生不同的焊接效果,并影響其熔深、焊接速度、結晶速度和硬度,因此單一的矩形波焊接并不能解決不同的模具金屬焊接的要求。同普TPM智能激光模具修補焊機采用國內獨有的智能波形技術(shù),達到激光焊接系統的高度柔性化,能根據不同的應用場(chǎng)合而調整波形,使焊縫的金屬組織與基體金屬一致,模具或者金屬零件焊補后,焊縫硬度達到HRC50-HRC58,真正達到無(wú)損焊接,大大提高了補焊的質(zhì)量。
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