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激光焊接機焊接技術(shù)發(fā)展與應用

信息來(lái)源于:互聯(lián)網(wǎng) 發(fā)布于:2022-03-28

  激光焊接機焊接技術(shù)是集激光技術(shù)、焊接技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)、材料技術(shù)、機械制造技術(shù)及產(chǎn)品設計為一體的綜合技術(shù),最終既體現為成套專(zhuān)用設備,又體現為與之配套的工藝。作為先進(jìn)制造技術(shù)的重要組成部分,激光焊接技術(shù)在未來(lái)航空制造業(yè)有著(zhù)廣闊的應用前景。激光焊接技術(shù)發(fā)展方向主要有以下幾方面:
  1.填充焊絲激光焊
  激光焊接機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。
  3.激光焊接質(zhì)量在線(xiàn)檢測與控制
  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。激光焊接質(zhì)量檢測和控制系統所用傳感器及其功能簡(jiǎn)單介紹如下:
 ?。?)等離子體監測傳感器
  a.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一紫外光信號。
  b.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。
 ?。?)系統功能
  a.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。
  b.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)。
  c.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-工件距離不變,實(shí)現高度方向的自動(dòng)跟蹤。
  d.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(此時(shí)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。
  總結:
  人們在廣泛應用激光焊接技術(shù)的同時(shí),亦不斷對其進(jìn)行深入的研究,針對其存在的缺點(diǎn),利用其他熱源的加熱性能來(lái)改善激光對工件的加熱,在保持激光加熱優(yōu)點(diǎn)的基礎上,從而把激光與其他熱源一起進(jìn)行復合熱源焊接,主要有激光與電弧、激光與等離子弧、激光與感應熱源復合焊接以及雙激光束焊接等。復合焊接可增加焊接熔深,改善接頭性能,降低設備成本,提高焊接速度與生產(chǎn)率??傊?,激光焊接生產(chǎn)效率高,加工質(zhì)量穩定可靠,經(jīng)濟效益和社會(huì )效益良好。在新設備、新材料、新技術(shù)和新工藝層出不窮、不斷更新的時(shí)代,生產(chǎn)者不僅要了解激光焊接的特性、優(yōu)點(diǎn)和要求,還應認識到此領(lǐng)域的諸多創(chuàng )新和未來(lái)趨勢,只有這樣才能把握技術(shù)流行趨勢,才能時(shí)刻走在時(shí)代的前沿。
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