關(guān)于激光焊接工藝的研究.pdf

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1、2014年4月(上旬刊)I機(jī)械與工藝關(guān)于激光焊接工藝的研究張軍沈陽(yáng)經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)熱電有限公司摘要：激光焊接與傳統(tǒng)的焊接方法相比，激光焊接尚存在設(shè)備昂貴，一次性投資大，技術(shù)要求高的問題，使得激光焊接在我國(guó)的工業(yè)應(yīng)用還相當(dāng)有限；，但激光焊接生產(chǎn)效率高和易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制的特點(diǎn)使其非常適于大規(guī)模生產(chǎn)線和柔性制造。其中激光焊接在汽車制造領(lǐng)域中的許多成功應(yīng)用已經(jīng)凸現(xiàn)出激光焊接不同于傳統(tǒng)焊接方法的特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)，也為許多大功率激光器制造商和激光焊接設(shè)備制造商提供了更為誘人的經(jīng)濟(jì)效益前景。一關(guān)鍵詞：激光焊接工藝質(zhì)量激光是輻射的受激發(fā)射光放大的簡(jiǎn)稱．由于其獨(dú)有的高

2、亮激光焊接過程監(jiān)測(cè)與質(zhì)量控制一直是激光焊接領(lǐng)域研究和度、高方向性、高單色性、高相干性，自誕生以來，其在工業(yè)加工發(fā)展的一個(gè)重要內(nèi)容，利用電感、電容、聲波、光電、視覺等各種傳中的應(yīng)用十分廣泛．成為未來制造系統(tǒng)共同的加工手段用激光感器．通過人工智能和計(jì)算機(jī)處理方法．針對(duì)不同的激光焊接過焊接加工是利用高輻射強(qiáng)度的激光束．激光束經(jīng)過光學(xué)系統(tǒng)聚程和要求，實(shí)現(xiàn)諸如焊縫跟蹤、缺陷檢測(cè)、焊縫成形質(zhì)量監(jiān)測(cè)等．焦后．其激光焦點(diǎn)的功率密度為104～107W／cm2．加工工件置于并通過反饋控制調(diào)節(jié)焊接工藝參數(shù)．從而實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量的自動(dòng)化激激光焦點(diǎn)附近進(jìn)行加熱熔化．熔化現(xiàn)

3、象能否產(chǎn)生和產(chǎn)生的強(qiáng)弱光焊接過程程度主要取決于激光作用材料表面的時(shí)間、功率密度和峰值功?激光焊接過程監(jiān)測(cè)率?？刂粕鲜龈鲄?shù)就可利用激光進(jìn)行各種不同的焊接加工。這利用各種傳感器對(duì)激光焊接過程中產(chǎn)生的等離子體進(jìn)行檢種焊接工藝在未來工業(yè)事業(yè)中將會(huì)得到廣泛的應(yīng)用與研究。測(cè)是常用和有效的方法。根據(jù)檢測(cè)信號(hào)的不同．激光焊接質(zhì)量檢一、激光焊接的一般特點(diǎn)測(cè)主要包括以下幾種方式：激光焊接是利用激光束作為熱源的一種熱加工工藝．它與1)光信號(hào)檢測(cè)。檢測(cè)對(duì)象為激光焊接過程中的等離子體(包電子束等離子束和一般機(jī)械加工相比較．具有許多優(yōu)點(diǎn)：(1)激括工件上方和小孔內(nèi)部

4、)光輻射和熔池光輻射等。從檢測(cè)裝置的光束的激光焦點(diǎn)光斑小，功率密度高．能焊接一些高熔點(diǎn)、高強(qiáng)安裝來看，主要包括與激光束同軸的直視檢測(cè)、側(cè)面檢測(cè)和背面度的合金材料；(2)激光焊接是無(wú)接觸加工，沒有工具損耗和工檢測(cè)。使用的傳感器主要有光電二極管、光電池、CCD和高速攝具調(diào)換等問題。激光束能量可調(diào)，移動(dòng)速度可調(diào)，可以多種焊接像機(jī)，以及光譜分析儀等加工；(3)激光焊接自動(dòng)化程度高，可以用計(jì)算機(jī)進(jìn)行控制，焊接2)聲音信號(hào)檢測(cè)。檢測(cè)對(duì)象主要為焊接過程中等離子體的聲速度快，功效高，可方便的進(jìn)行任何復(fù)雜形狀的焊接；(4)激光焊振蕩和聲發(fā)射。接熱影響區(qū)小，材

5、料變形小，無(wú)需后續(xù)工序處理；(5)激光可通過31等離子體電荷信號(hào)檢測(cè)對(duì)象為焊接玻璃焊接處于真空容器內(nèi)的工件及處于復(fù)雜結(jié)構(gòu)內(nèi)部位置的工噴嘴和工件表面等離子體的電荷利用光電傳感器檢測(cè)激件；(6)激光束易于導(dǎo)向、聚焦．實(shí)現(xiàn)各方向變換；(7)激光焊接與電光焊接過程中等離子體光輻射強(qiáng)度的變化是激光焊接過程監(jiān)測(cè)子束加工相比較，不需要嚴(yán)格的真空設(shè)備系統(tǒng)，操作方便；(8)激光與控制的重要方法之一。國(guó)內(nèi)外研究工作表明．利用光電傳感器焊接生產(chǎn)效率高。加工質(zhì)量穩(wěn)定可靠，經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益好。可以自動(dòng)檢測(cè)出焊接過程中因激光功率、焊接速度、焦點(diǎn)位置、噴二、激光焊接工

6、藝與方法嘴至工件表面距離、對(duì)接間隙等工藝條件的波動(dòng)引起的焊縫熔深1、雙／多光束焊接，和成形質(zhì)量的變化，不僅可以診斷出諸如咬邊、燒穿、駝峰等焊縫雙／多光束焊接的提出最初是為了獲得更大的熔深和更穩(wěn)定成形缺陷．而且在一定工藝條件下還可以檢測(cè)焊縫內(nèi)部質(zhì)量．例的焊接過程和更好的焊縫成形質(zhì)量．其基本方法是同時(shí)將兩臺(tái)如．氣孔傾向的嚴(yán)重程度或兩臺(tái)以上的激光器輸出的光束聚焦在同一位置．以提高總的f21激光焊接過程控制激光能量。后來，隨著激光焊接技術(shù)應(yīng)用范圍的擴(kuò)大。為減小在激光焊接過程控制的主要內(nèi)容就是對(duì)焊接工藝參數(shù)的控制厚板焊接．特別是鋁合金焊接時(shí)容易出現(xiàn)氣

7、孔傾向．采用以前后在激光焊接時(shí)．光束焦點(diǎn)位置是影響激光深熔焊質(zhì)量最關(guān)鍵而又排列或平行排列的兩柬激光實(shí)施焊接．這樣可以適當(dāng)提高焊接最難監(jiān)測(cè)和控制的工藝參數(shù)之一在一定激光功率和焊接速度小孔的穩(wěn)定性．減少焊接缺陷的產(chǎn)生幾率。下，只有焦點(diǎn)處于最佳焦點(diǎn)位置范圍時(shí)．才可獲得最大熔深和良2、激光一電弧復(fù)合焊好的焊縫成形。偏離這個(gè)范圍，熔深則下降，甚至破壞穩(wěn)定的深激光一電弧復(fù)合焊是近年激光焊接領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)之一。該熔焊過程，變?yōu)槟Ｊ讲环€(wěn)定焊接或熱導(dǎo)焊。但實(shí)際激光焊接時(shí)，方法的提出是由于隨著工業(yè)生產(chǎn)對(duì)激光焊接的要求．激光焊接存在多種因素影響焦點(diǎn)位置的穩(wěn)定性．

8、包括因非平面工件和焊接本身存在的間隙適應(yīng)性差．即極小的激光聚焦光斑對(duì)焊前工件變形引起的焊接噴嘴一工件距離變化．激光器窗口、聚焦鏡等元的加工裝配要求過高．此外．激光焊接作為一種以自