激光焊接和激光釬焊.pdf

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1、激光焊接和激光釬焊激光束為金屬材料的連接提供了很多方法。既可以從表面將工件連接起來(lái)，也可以生成很深的焊縫。激光焊接可以與傳統(tǒng)的焊接工藝相組合，此外還可以實(shí)現(xiàn)激光釬焊。利用激光，既可以焊接高熔點(diǎn)的材料，也可以焊接高熱導(dǎo)率的材料。由于熔體小、熔化時(shí)間短并且可控，因此激光甚至可以將用其它方法無(wú)法焊接的材料連接起來(lái)。必要時(shí)可以使用助焊劑。在采用激光釬焊技術(shù)時(shí)，通過(guò)一種助焊劑將對(duì)接工件連接起來(lái)。釬焊焊縫的表面光滑、干凈。與工件之間構(gòu)成弧形的過(guò)渡面，因此無(wú)需后續(xù)處理。例如在汽車制造業(yè)，激光釬焊被用于加工行李廂蓋或者車頂。即使是

2、用連續(xù)發(fā)射的激光束進(jìn)行縫焊，其熱影響區(qū)和工件的整體加熱程度也比利用電弧焊或者等離子體焊接工藝時(shí)要低幾個(gè)數(shù)量級(jí)?？梢院芎玫貙?duì)輸入熱量進(jìn)行監(jiān)控、調(diào)節(jié)、保持穩(wěn)定或者精確控制。采用激光的點(diǎn)焊和縫焊激光焊接可以用單獨(dú)的激光脈沖或者在連續(xù)波運(yùn)行模式下進(jìn)行連接作業(yè)。以連續(xù)焊縫用激光焊接一個(gè)管材焊縫形狀表明了對(duì)接工件的邊緣如何相互接合。例如既可以是相互重疊，也可以是相互對(duì)接。焊縫是否連續(xù)，或者是否由各個(gè)單獨(dú)的焊縫組成？焊縫是否由很多短線條或者小圓圈組成？對(duì)于判斷焊縫類型適用的標(biāo)準(zhǔn)是：焊縫必須達(dá)到要求的強(qiáng)度，不得向工件傳導(dǎo)太多熱量。

3、激光點(diǎn)焊一個(gè)氙氣大燈不同的焊縫類型要求激光源以不同的運(yùn)行模式運(yùn)行。連續(xù)波運(yùn)行模式在這個(gè)運(yùn)行模式下，活性介質(zhì)被不斷激勵(lì)，產(chǎn)生了連續(xù)的激光束。脈沖運(yùn)行模式相反，在脈沖運(yùn)行模式下，活性介質(zhì)不是被連續(xù)地，而是被脈動(dòng)地激發(fā)。由此產(chǎn)生了時(shí)間上斷斷續(xù)續(xù)的激光束。此時(shí)，激光材料加工的重要參數(shù)包括激光脈沖的周期和能量以及脈沖頻率。使用焊絲和粉末的激光堆焊堆焊屬于一種制造工藝，用于現(xiàn)有工件的維修或者改型，以及表面的修飾。根據(jù)工作任務(wù)不同，可以采用手動(dòng)或者自動(dòng)激光堆焊。手動(dòng)激光堆焊在采用手動(dòng)激光堆焊時(shí)，焊工“用手”將助焊劑引導(dǎo)到加工位置

4、。在這種工藝中，大多數(shù)情況下用一條直徑在0.15到0.6mm之間的焊絲作為助焊劑。激光束將焊絲熔化。熔體與同樣被熔化的基材牢固地連接在一起，然后重新凝固。留下一小塊隆起的區(qū)域。點(diǎn)對(duì)點(diǎn)、線對(duì)線和層對(duì)層，焊工塑造出所想要的形狀。在作業(yè)過(guò)程中，氬氣氣流將工作區(qū)域與空氣隔離開(kāi)。最后重新恢復(fù)原先的形狀，也就是通過(guò)磨削、旋轉(zhuǎn)、銑削或侵蝕工藝。手動(dòng)激光堆焊：激光束將輔助焊絲熔化，把材料涂敷到工件表面。自動(dòng)激光堆焊在使用自動(dòng)激光堆焊時(shí)，由機(jī)器將助焊劑引導(dǎo)到加工位置。助焊劑同樣可以是焊絲，但是在這種技術(shù)中關(guān)鍵是金屬粉末。將金屬粉末一

5、層層地涂敷到基材上，沒(méi)有微孔和裂紋地與基材熔合在一起。金屬粉末變成與表面連接的高強(qiáng)度焊縫。在冷卻后就形成了一個(gè)金屬層，可以對(duì)其進(jìn)行機(jī)械加工。特殊之處在于，可以有針對(duì)性地形成多層同樣或者不同的金屬鍍層。在涂敷表面時(shí)，同樣將多層金屬粉末上下重疊或者左右緊挨著熔化。為了得到完美的結(jié)構(gòu)，各個(gè)焊接路徑必須精確地重合。掃描焊接-加工的生產(chǎn)率高，沒(méi)有非生產(chǎn)時(shí)間采用掃描焊接技術(shù)，可以將生產(chǎn)設(shè)備設(shè)計(jì)得生產(chǎn)率高、靈活，從而使大批量生產(chǎn)中的焊接工藝比傳統(tǒng)的焊接工藝更快、更精確、更經(jīng)濟(jì)。掃描儀原理在采用掃描焊接時(shí)，通過(guò)可移動(dòng)的反射鏡[1]

6、實(shí)現(xiàn)對(duì)加工光束的引導(dǎo)。通過(guò)反射鏡的角度變化引導(dǎo)激光束[4]。這樣就產(chǎn)生了一個(gè)加工區(qū)[3]，在這其中可以高度動(dòng)態(tài)、精確地實(shí)施焊接作業(yè)。加工區(qū)的大小取決于工作距離和激光束的偏轉(zhuǎn)角度。加工速度和工件上的光斑直徑取決于鏡組的成像特性、激光束的入射角度、光束質(zhì)量和材料。通過(guò)一個(gè)輔助透鏡系統(tǒng)[2]的移動(dòng)，焦點(diǎn)也可以在Z軸方向以極高的動(dòng)態(tài)性移動(dòng)，從而無(wú)需移動(dòng)激光頭或者工件，就可以對(duì)三維工件進(jìn)行完整地加工。由于激光束的偏移運(yùn)動(dòng)速度非?？?，就幾乎沒(méi)有非生產(chǎn)時(shí)間，激光器可以在將近100%的生產(chǎn)時(shí)間內(nèi)進(jìn)行作業(yè)。正在作業(yè)的掃描焊接此外，在

7、焊接過(guò)程中，與一個(gè)機(jī)器人相連接的掃描透鏡可以從一個(gè)工件上方經(jīng)過(guò)。這個(gè)“飛行”運(yùn)動(dòng)被人們稱為“飛行焊接”。機(jī)器人和掃描鏡組實(shí)時(shí)地將它們的運(yùn)動(dòng)相互同步。使用機(jī)器人大幅擴(kuò)大了工作空間，可以實(shí)現(xiàn)真正的三維工件加工?？梢杂靡粋€(gè)操作方便的編輯器對(duì)可編程聚焦鏡組進(jìn)行編程，這個(gè)編輯器可以設(shè)計(jì)和保存在一個(gè)工件上的焊接圖形。光束質(zhì)量高的大功率碟片式激光器用作激光源。一條或者幾條靈活的光纖將激光束從激光器引導(dǎo)到加工站。復(fù)合焊接針對(duì)困難情況：激光焊接和另一種焊接工藝的組合，用于建筑鋼材加工業(yè)的特殊用途。對(duì)豪華游輪中層甲板的自動(dòng)激光焊接復(fù)合

8、焊接將激光焊接與另一種焊接工藝相組合。適合與激光焊接組合的焊接工藝既可以是MIG焊接（熔化極惰性氣體保護(hù)焊）或MAG焊接（熔化極活性氣體保護(hù)焊），也可以是WIG焊接（鎢極惰性氣體保護(hù)焊）或等離子焊接。這樣，在船舶制造業(yè)中可以焊接長(zhǎng)度最長(zhǎng)20m、厚度最大15mm的大型船用鋼板。鋼板之間的距離非常大，僅憑激光束是無(wú)法將其焊接在一起的。在這種情況下，人們將MIG焊