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    一文看懂激光焊接機工藝

    文章出處:臺誼激光人氣: 發表時間:2021-01-18 16:56:24

    激光器的優勢

    與傳統的電弧焊接工藝相比,激光束接縫有很多好處:

    ?小區域內選擇性的能量應用:降低熱應力和減小熱影響區,極低的畸變。

    ?接合縫窄、表面平滑:降低甚至消滅再加工。

    ?高強度與低焊接體積結合:焊接后的工件可以經受彎曲或者液壓成形。

    ?易于集成:可與其他生產操作結合,例如對準或者彎曲。

    ?接縫只有一邊需要接近。

    ?高工藝速度縮短加工時間。

    ?特別適用于自動化技術。

    ?良好的程序控制:機床控制和傳感器系統檢測工藝參數并保證質量。

    ?激光束可以不接觸工件表面或者不對工件施加力的情況下產生焊點。

     

    激光束可以在金屬表面連接工件或者產生深焊縫,也可以和傳統的焊接方法相結合或用作釬焊。

     

    1. 熱傳導焊接

    熱傳導焊接中,激光束沿著共同的接縫融化相配零件,熔融材料流到一起并凝固,產生一個不需要任何額外研磨或精加工的平滑、圓形的焊縫。

     

    深熔焊產生一個充滿蒸汽的孔,或者叫小孔效應

    熱傳導焊接深度范圍在僅僅幾十分之一毫米到一毫米。金屬的熱傳導率限制了最大的焊接深度,焊接點的寬度總是大于它的深度。

     

    如果熱量不能迅速的散去,加工溫度就會上升到氣化溫度以上,金屬蒸汽形成,焊接深度急劇增加,工藝變成了深熔焊。

     

    2. 深熔焊需要大約1MW/cm2的極高功率密度。激光束熔化金屬的同時產生蒸汽,蒸汽在熔融金屬上施加壓力并部分取代它,同時,材料繼續熔化,產生一個深、窄、充滿蒸汽的孔,即小孔效應。激光束沿著焊縫前進,小孔隨之移動,熔融金屬環流小孔并在其軌跡內凝固,產生一個深、窄的內部結構均勻的焊接,焊接深度可能比焊接寬度的大十倍,達到mm或者更深。

    深熔焊的特征在于高效率和快速的焊接速度,熱影響區很小,畸變可控制在最低限度,長用于需要深熔焊接或者多層材料需要同時焊接的應用中。

     

    3. 活躍氣體和保護氣體

    活躍氣體和保護氣體在焊接過程中輔助激光束。

    活躍氣體用于co2激光器焊接,以防止工件表面形成等離子體云阻礙激光束。

    保護氣體用于保護焊接表面不受環境空氣影響,保護氣體到工件的流動是非湍流的(層流)。

     

    4. 填充材料

    填充材料通常以絲或者粉末添加到要被連接的點上。其作用:

    1. 填補過寬或不規則的縫隙,減少接縫準備所需的工作量。

    2. 填充物以特定形式的成分添加到熔融金屬上,從而改變材料的焊接適用性、強度、耐性和抗腐蝕性等。

     

    5. 復合焊接技術

    復合焊接技術是指激光焊接和其他焊接方法相結合的工藝??杉嫒莸墓に囀?/span>MIG(惰性氣體保護焊)或者MAG(活性氣體保護焊)焊接,TIG(鎢極惰性氣體焊接)或者等離子體焊接。復合焊接技術比單獨的MIG焊接更快、零件變形更少。

     

    6. 激光釬焊

    激光釬焊中,相配零件通過填充材料或者釬料連接在一起。釬料的融化溫度低于母材的熔化溫度,在釬焊過程中只有釬料被融化,相配零件僅被加熱。釬料融化流入到零件之間的缺口并與工件表面結合。

     

    釬焊接頭強度和焊料材料一樣,接縫表面平滑清潔,無需精加工,常用于汽車車身加工,比如后備箱蓋或者車頂。

    傳感器用于檢測和調節某些參數,包括工作距離、激光束在接縫間隙的位置、光學透鏡調整角度以及填充材料的數量,以保證零件加工過程中的焊接質量,并且檢測出劣質的零件。

     

    1. 焊縫跟蹤

    當激光束用來焊接材料中的對接接頭時,追蹤接縫間隙軌跡和正確定位激光束,確保激光束保持在接縫間隙的同一個位置。

     

    2. 可以將傳感器系統結合來實現對焊接過程更全面的檢測。包括焊接前、焊接內、焊接后傳感器。

     

    焊接前傳感器位于焊點之前追蹤焊縫和定位激光束。焊接中傳感器在焊接中使用照相機或者二極管檢測焊接過程,基于相機的系統分析鎖眼和焊接池,采用二級管的系統能夠檢測加工光、熱輻射或者反射激光的強度。焊接后傳感器檢查完成的焊點,確定焊點是否符合質量要求。

     

    傳感器依靠程序化的極限值來區別零件的優勢。

     

    激光焊接機

    激光焊接機的設計取決于很多因素,如工件形狀、焊接幾何結構、焊接類型、生產量、生產自動化程度,以及工藝和材料等等。

     

    1. 人工焊接

    小型工件通常采用手動工作執行焊接工作,例如焊接珠寶或者修復工具。

     

    2. 應用

    有時候,激光束只需要沿著單一的移動軸焊接。比如使用縫焊接機或者管焊接系統進行管材焊接或縫焊接。

     

    3. 系統和機器人

    激光束通常連接以立體焊接幾何結構為特征的三維零件。采用五軸基于坐標的激光單元和一組可移動的光學配件。

     

    4. 掃描振鏡在離工件很遠的距離引導激光束,而在其他焊接方法中,光學透鏡是在離工件很近的距離引導激光束。

     

    掃描振鏡依靠一個或者兩個可移動的反射鏡,快速定位激光束,使得復位焊縫之間的光束所需要時間接近為0,從而提高產能,適用于生產大量的短焊縫,并可以優化焊接順序來保證最小的熱量輸入和畸變。

     

    5. 遠程焊接系統

    遠程焊接系統有兩種實現方式。第一種是一個遠程焊接系統。工件放置在掃描光學振鏡下工作區域內,然后被焊接。在短時間內焊接大量零件時,在光學振鏡下通過機器連續不斷地運輸零件,這個過程被稱作飛行焊接。

    第二種是承載掃描光學振鏡的機器人執行大的移動量,同時,掃描光學振鏡保證激光束沿著工件來回移動時的精密定位。機器控制同步機器人和掃描光學透鏡的重疊移動,它測量機器人幾毫米內的精確的空間位置,控制系統將測量的位置與程序路徑對比。如果檢測到偏差,就會通過掃描光學振鏡進行補償控制。

     


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