激光焊接技术是一门综合技术,包含激光技术、焊接技术、自动化技术、材料技术、机械制造技术及产品设计為(wèi)一體(tǐ)的综合技术,最终既體(tǐ)现為(wèi)成套专用(yòng)设备,又(yòu)體(tǐ)现為(wèi)与之配套的工艺。作為(wèi)先进制造技术的重要组成部分(fēn),激光焊接技术在未来航空制造业有(yǒu)着广阔的应用(yòng)前景。
激光焊接技术发展方向一:填充焊丝激光焊
激光焊接通常不填充焊丝,但对焊件装配间隙要求很(hěn)高,焊件间间隙必须小(xiǎo)于一定范围内,由于实际生产中很(hěn)难保证,因此缩小(xiǎo)了激光焊接的应用(yòng)范围。采用(yòng)填丝激光焊,可(kě)大大降低对装配间隙的要求。例如板厚2mm的铝合金板,如不采用(yòng)填充焊丝,板材间隙必须為(wèi)零才能(néng)获得良好的成形,如采用(yòng)φ1.6mm的焊丝做為(wèi)填充金属,即使间隙增至1.0mm,也可(kě)保证焊缝良好的成形。此外,填充焊丝还可(kě)以调整化學(xué)成分(fēn)或进行厚板多(duō)层焊。
激光焊接技术发展方向二:光束旋转激光焊
使激光束旋转进行焊接的方法,也可(kě)大大降低焊件装配以及光束对中的要求。例如在2mm厚高强合金钢板对接时,容许对缝装配间隙从0.14mm增大到0.25mm;而对4mm厚的板,则从0.23mm增大到0.30mm。光束中心与焊缝中心的对准允许误差从0.25mm增加至0.5mm。
激光焊接技术发展方向三:激光焊接质量在線(xiàn)检测与控制
利用(yòng)等离子體(tǐ)的光、声、電(diàn)荷信号对激光焊接过程进行检测,近年来已成為(wèi)國(guó)内外研究的热点,少数研究成果已达到了闭环控制的程度。激光焊接质量检测和控制系统所用(yòng)传感器及其功能(néng)简单介绍如下:
(1)等离子體(tǐ)监测传感器
1)等离子體(tǐ)光學(xué)传感器(PS):它的作用(yòng)是采集等离子體(tǐ)的特征光一紫外光信号。
2)等离子體(tǐ)電(diàn)荷传感器(PCS):利用(yòng)喷嘴做探针检测由于等离子體(tǐ)带電(diàn)粒子(正离子、電(diàn)子)的不均匀扩散而在喷嘴和工件之间形成的電(diàn)位差。
(2)系统功能(néng)
1)识别激光焊接过程属于何种方式。稳定深熔焊过程,有(yǒu)等离子體(tǐ),PS、PCS信号均很(hěn)强;稳定热导焊过程,不产生等离子體(tǐ),PS、PCS信号几乎等于零;模式不稳定焊过程,等离子體(tǐ)间断性地产生和消失,相应地PS、PCS信号间断性地上升和下降。
2)诊断传输到焊接區(qū)的激光功率是否正常、当其他(tā)参数一定时,PS和PCS信号的强弱与入射到焊接區(qū)的功率大小(xiǎo)有(yǒu)对应关系。因此,监视PS和PCS信号就可(kě)以知道导光系统是否正常,焊接區(qū)的功率是否发生了波动。
3)喷嘴高度自动跟踪。PCS信号随喷嘴-工件距离的增加而减小(xiǎo)。利用(yòng)这一规律进行闭环控制可(kě)以保证喷嘴-工件距离不变,实现高度方向的自动跟踪。
4)焦点位置自动寻优和闭环控制。在深熔焊范围内,光束焦点位置发生波动时,PS接收到的等离子體(tǐ)光信号亦随之变化,以焦点位置处(此时小(xiǎo)孔最深)PS信号最小(xiǎo)。依据所发现的这个规律,可(kě)以实现焦点位置自动寻优与闭环控制,使焦点位置波动小(xiǎo)于0.2mm,熔深波动小(xiǎo)于0.05mm。
激光焊接技术发展总结
人们在广泛应用(yòng)激光焊接技术的同时,亦不断对其进行深入的研究,针对其存在的缺点,利用(yòng)其他(tā)热源的加热性能(néng)来改善激光对工件的加热,在保持激光加热优点的基础上,从而把激光与其他(tā)热源一起进行复合热源焊接,主要有(yǒu)激光与電(diàn)弧、激光与等离子弧、激光与感应热源复合焊接以及双激光束焊接等。复合焊接可(kě)增加焊接熔深,改善接头性能(néng),降低设备成本,提高焊接速度与生产率。总之,激光焊接生产效率高,加工质量稳定可(kě)靠,经济效益和社会效益良好。在新(xīn)设备、新(xīn)材料、新(xīn)技术和新(xīn)工艺层出不穷、不断更新(xīn)的时代,生产者不仅要了解激光焊接的特性、优点和要求,还应认识到此领域的诸多(duō)创新(xīn)和未来趋势,只有(yǒu)这样才能(néng)把握技术流行趋势,才能(néng)时刻走在时代的前沿。
【金属激光焊接设备】适用(yòng)于各种复杂的焊接,不同设备的点焊和1毫米厚的焊缝焊接;多(duō)路光纤模式,同时焊接多(duō)工位;
【模具激光焊接设备】适用(yòng)模具工业化,用(yòng)于精密模具的维修,如数码产品、手机、玩具、汽車(chē)、摩托車(chē)、模具等模具制造和成型行业;
【金银首饰激光焊接】主要用(yòng)于珠宝首饰、電(diàn)子元件等、通信、工艺品等行业;
【大型激光焊接】应用(yòng)在汽車(chē)車(chē)身覆盖件类零件的组焊,如汽車(chē)車(chē)门、侧围、天窗、地板、前仓、后仓、行李箱盖。