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激光焊接機的幾種工藝

發布時間:2013-05-16 | 來源:星鴻藝激光焊接運營部 | 分享:


激光的光束傳輸比是激光器輸出特性中的一個重要指標參數,它能夠影響焊縫熔深和焊縫形狀。光束模式越高,束散角越大,光束傳輸比越差。就焊接而言,應采用基模或低階模,若模式偏高,則難以滿足焊接質址的要求。表5-10表明,在相同條件下,光束模式不同,則焊縫熔深明顯不同。圖5-18是在一定工藝條件下,光束模式對焊縫的影響:圖5-18a所示為高階模焊接結果,焊縫寬且不均勻,這是高階模光束能量分布不均勻造成的;圖5-18b所示為低階模焊接結果,相對于高階模焊接其焊縫窄且平直均勻。

5-10 光束模式對焊縫熔深的影響

模式

功率密度/( w/cm2)

焊接速度/(m/min)

焊縫熔深/mm

TEMo0

2 x 106

2.0

3.2

TEMo1

2 x 106

10

2 .0

TEM02

2 x 106

2.0

1.1

 

激光焊接機

            a)高階模式

激光焊接機

b)低階模式

圖5-18光束模式對焊縫的影響
5.3.2焦點位置
 1.離焦量
   激光束的焦斑功率密度并不等于作用于工件的光斑功率密度,后者還取決于插座焦點平面與工件表面的相對位置(離焦量),此位置對激光焊過程有顯著的影響。離焦量是指光束焦點平面與被照射工件表面的距離。當焦點面位于工件表面之上時,為正離焦;反之為負離焦。圖5-19所示為在一定條件下,焊縫熔深與離焦量的關系曲線。研究結果同時表明:當焦斑遠離工件表面或過于深人工件表面內部時,焊縫熔深不夠,深寬比較小。當焦斑位于工件較深部位時會形成V形焊縫;當焦斑在工件以上較高距離時會形成“釘頭”狀焊縫,且熔深減小。當焦斑深人工件表面以下一適當距離(0一lmm)時,方能得到熔深最大、縫寬較窄的理想焊縫。金剛石鋸片的焊接一般采用負離焦,焦點與被焊材料表面的距離約為板厚的1/3。采用激光功率為80OW焊速為1071mm/min,在不同高度的位置上進行正、負離焦焊接,得出的不同離焦量的焊接斷面照片如圖5-20所示,由此測得的熔合參數見表5-11.

激光焊接機  

5-19焊縫熔深與離焦量的關系

5-20  離焦量不同時的焊接斷面組合照片

 

a)離焦量為一3mm  b)離焦量為一2mm  c)離焦量為一1mm d)離焦最為0
e)離焦量為1mm  f)離焦量為2mm  g)離焦量為3mm
        表5-11 離焦量不同時的熔合參數

激光深熔焊接是通過小孔效應來完成的,小孔的形成伴有明顯的聲、光特征。激光焊接件未生成小孔時,工件表面的火焰是橘紅色或白色的;一旦生成小孔,火焰變成藍色,并伴有爆裂聲(由等離子體噴出小孔產生)。所以,實踐中總結出這樣一種方法:先將工作臺上的待焊工件在激光束作用下產生小孔效應的縱向上、下位置范圍確定出來(以試驗出藍光、有爆裂聲為準),并取此位置范圍的中間點作為焦點零位置的近似點(即認為此時激光束的焦斑平面正好在工件表面上);再以這個位置為起點,改變工件在工作臺的上、下位置(離焦量大小)進行激光焊接;最后定量分析焊接結果,從而找出對待焊工件合適的離焦量數值。
焊接光束偏移量及角焊縫
   激光焊接光束偏移量及入射方向對焊接質量有較大的影響。如圖5-21所示,激光焊接金剛石鋸片時,由于刀頭比基體厚,屬于厚度不同的兩種材料,所以常采用激光適當偏向基體一側并帶有一定角度,以產生角焊效果。為獲得最好的角焊效果,激光的人射角α一般選在4度--11度,由于刀頭是粉末冶金材料,焊鋒時易產生飛濺污染透鏡,因此焊接時焊接光束不是直接作用于接縫處,而是偏向鋼基體一側。激光人射點與焊縫中心線的距離,稱為偏移量。焊縫中的氣孔量對焊接光束偏移量十分敏 感,合適的偏移量可以減少焊縫中的氣孔,從而提高焊縫強度。偏移量太大,雖然 焊縫外觀很漂亮,但刀頭未焊上或焊得很少,實為假焊;偏移量太小,氣孔多,影 響外觀質量,也降低焊縫強度。合適的偏移量△約為0.25mm,在這種情況下的焊 接過程是基體材料鋼首先熔化,然后熔化了的鋼加熱刀頭并使刀頭內側一層熔化, 二者實現冶金結合。使焊縫外觀平整,無明顯的焊接缺陷,抗彎檢驗時,焊縫抗彎 強度高于或等于母材。在激光焊接金剛石圓鋸片的大量生產中,偏移量△的波動應控制精確,因而需要較嚴格地控制基體和夾具的精度。
   有人采用激光在基體上掃描的方法,研究了偏移量△對焊接結果的影響。試驗中采用的其他參數:激光功率為680W,焊接速度為1m/min,焦斑處于基體表面,保護氣體的流量為2.5m3/h.試驗得出不同偏移量△時的焊縫斷面照片如 圖5-22所示,偏移量△不同時的熔

激光焊接機  

 5-21激焊接光束工藝參數位置示意圖

α激焊接光束傾斜的角度 △一激焊接光束的偏移足

h-焦點離工件表面的距離 s-工件的厚度

 

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