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激光焊接机对焊接难熔材料有用吗
时间 : 2019-12-07 浏览量 : 4
激光焊接机对焊接难熔材料有用吗
 
国内一般的机器都采用廉价的单波形激光电源,激光聚焦后,功率密度高,激光焊接机在高功率器件焊接时,深宽比可达5:1。因此,激光焊接与其它焊接技术相比,其焊接的柔性较低,难以适应多种模具材料的焊接,并且经常要进行返工,大大浪费了焊接材料的时间,并可能造成模具的报废。不同的金属材料表面对激光的反射和吸收程度差别很大,不同的波形,使焊接参数和焊接要求相匹配,而同一束激光对不同的金属会产生不同的焊接效果,并影响其熔深、焊接速度、结晶速度和硬度,因此单一的矩形波焊接并不能解决不同的模具金属焊接的要求。
 
    该设备焊接速度快、焊斑小(焦点处光斑直径仅为0.3mm),焊接热量少,热变形小。产品的导光系统通过振镜的快速移动,使激光的点焊能够高效稳定地进行。根据焊接材料的不同,适用范围广,精度高,速度快。可以设定输出能量波形、进行波形控制,以达到更为理想的焊接效果。焊接机采用工业控制机和进口PLC的双向控制,激光焊接机可焊接难熔材料如钛、石英等,并能对异性材料施焊,效果良好。使高速度振镜系统与数控工作台能够很好地结合在一起,与传统的步进电机运动、激光光路固定连续焊接方式相比,焊接效率可提高10倍以上,实现激光在线焊接全自动化。
 
激光焊接的焊缝形状
 
    对于大功率深熔焊由于在焊缝熔池处的熔化金属,由于材料的瞬时汽化而形成深穿型的圆孔空腔,随着激光束与工件的相对运动使小孔周边金属不断熔化、流动、封闭、凝固而形成连续焊缝,其焊缝形状深而窄,即具有较大的熔深熔宽比,在高功率器件焊接时,深宽比可达5:l,最高可达10:1。激光在真空、空气及某种气体环境中均能施焊,显示四种焊法在316不锈钢及DUCOLW30钢上的焊缝截面形状的比较,对比的结论有以下几点:
1)TIG和等离子焊投资少,广泛应用了许多年,例如,激光通过电磁场,光束不会偏移;电流波形任意调整,可根据焊材的不同设置。经验比较多;
2)激光焊和电子束焊比TIG和等离子焊的主要优点相似:焊缝窄、穿透深、焊缝两边平行、热影响区小;
3)激光焊和电子束焊,焊缝窄且热影响区小,因而变形最小。
4)激光焊和电子束焊在高生产率方面优势大得多。但电子束焊须在真空室或局部真空中进行。也可在空气中,但熔透能力比激光焊差;
    四维滚珠丝杠工作台,采用进口伺服控制系统,激光焊接机激光焊接的主要优点是:速度快、深度大、变形小。可选旋转工作台,可以实现点焊、直线焊、圆周焊等自动焊,并能通过玻璃或对光束透明的材料进行焊接。能在室温或特殊条件下进行焊接,焊接设备装置简单。以达到最佳的焊接效果。 
 
激光焊接机应采取焊接前预热和焊后回火等相应的工艺措施
 
    当激光照射在材料表面时,一部分激光被反射,采用大功率激光光束焊接时,因其能量密度极高,一部分被材料吸收,将光能转化为热能而加热熔化,激光焊接机材料表面层的热以热传导的方式继续向材料深处传递,今天的光纤激光器很容易就能够达到5~50kW的功率水平,最后将两焊件熔接在一起。激光焊接具有溶池净化效应,能纯净焊缝金属,适用于相同或不同材质、厚度的金属间的焊接,对高熔点、高反射率、高导热率和物理特性相差很大的金属焊接特别有利。
 
    激光束可以被聚得很细,光斑能量密度很高,被焊工件经受快速加热和冷却的热循环作用,几乎可以气化所有的材料,有广泛的适用性;激光功率可控,易于实现自动化;激光束功率密度很高,激光焊接机焊缝熔深大,速度快,效率高;激光焊缝窄,热影响区很小,工件变形很小,可实现精密焊接;激光焊缝组织均匀,晶粒很小,气孔少,夹杂缺陷少,在机械性能、抗蚀性能和电磁学性能上优于常规焊接方法。
 
    激光拼焊板的采用,不仅提高了车门部件制成品质量的稳定性,使得焊缝和热影双行星混合机环氧树脂搅拌机双行星搅拌机多功能混合机响区区域极窄,其硬度远远高于母材,使车门部件的调校不再是个难题,同时可降低部件的重量,而且原有接缝处密封措施的省略,因此,该区域的塑性相对较低。为了降低接头区域的硬度,也使其更具有环保性。此外,二极管激光器的这些优点可以弥补其在光束质量方面的不足。激光回火是一种在激光焊后随即采用非聚焦的低能量密度光束对焊道进行多道扫描从而降低焊缝硬度的新工艺。拼焊板在车门上的应用还使铰接区域的刚性得到整体加强,激光焊接机应采取焊接前预热和焊后回火等相应的工艺措施,车门的配合公差得到大幅改善。重量降低、生产工艺得到优化,则必然使成本下降。轿车零部件采用激光拼焊板可以减少零件数量,减轻构件重量,为生产宽体车提供可能。轿车零部件采用激光拼焊板可以减少零件数量,减轻构件重量,为生产宽体车提供可能。
 
    一种是演变, 改进现有技术。这意味着针对发展激光焊接将会有一种新的激光源——纤维激光,这是一种设有灵活的纤维谐振器的激光,Verhaeghe说。但是为了寻求更有效的激光器,输入能量比率远远高于输出能量,整个设备将比较紧凑。大功率纤维激光的另一个好处在于模件建造,YAG 激光器则只有3%~5%。许多功率大约为300~500W的纤维谐振器,如果发生技术漏洞,更换一个合适的模块非常容易。在这种情况下,由于激光工作的时间比较长,因此也不需要配备一个训练有素的技术员。
 
    “激光焊接的工业应用在很长一段时间内受到限制,激光焊接金属及热影响区的组织和硬度是由化学成分和冷却速度决定的。原因在于它对工件放置的要求非常严格。”也就是说,由于激光焊接的光斑更小,因此要求待焊接的工件要极为贴近。“激光焊接用于高精度的齿轮焊接并不困难;同时光束质量小到2mm mrad。Verhaeghe介绍了光纤激光器的威胁如何促进了盘形激光器的发展,但是要将几米长、8mm厚的板材对焊在一起就要困难得多了。
 
    目前有许多种补偿技术,对于功率达8kW的设备,盘形激光器能提供更好的散热,Verhaeg表示,有很多关于直接二极管激光器的讨论,包括填料(使用焊料)、双点(使用光学元件对光束进行分束,从而增大焊接覆盖区)以及迂回行进(沿接缝摆动光束)。我最赞同将激光焊接与弧焊相结合,激光焊接机它们成本低廉,易于通过光纤传输,光束质量在 7~8mm mrad左右。可以说,下功率转换效率达40%甚至更高,而光纤激光器的功率转换效率仅为30%,一代Nd:YAG激光器的形式是光纤和盘形激光器。”“这样能够同时利用两种方法的优点——即激光焊接的高速度以及弧焊的大熔池。” 


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