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镭射焊机
阅读:1950时间:2022-02-22 17:39:48

简述

    针对模具和金属工件的磨损、划伤、针孔、裂纹、缺损变形、硬度降低、砂眼等缺陷进行沉积、封孔、补平等修复功能。修复后基体不变形、不退火、不咬边和没残余应力,不改变其金属组织状态,修复精度高,涂层厚度从几微米到几毫米,只需打磨抛光。大功率氩气保护,可长时间工作。激光束能量可调,移动速度可调,可以多种焊接加工。激光焊接自动化程度高,可以用计算机进行控制,焊接速度快,功效高,可方便的进行任何复杂形状的焊接。

组成

    利用高能量的激光脉冲对材料进行微小区域内的局部加热,激光辐射的能量通过热传导向材料的内部扩散,将材料熔化后形成特定熔池。它是一种新型的焊接方式,激光焊接主要针对薄壁材料、精密零件的焊接,可实现点焊、对接焊、叠焊、密封焊等,深宽比高,焊缝宽度小,热影响区小、变形小,焊接速度快,焊缝平整、美观,焊后无需处理或只需简单处理,焊缝质量高,无气孔,可控制,聚焦光点小,定位精度高,易实现自动化。

机械原理

    镭射焊机的冷水机的原理在激光(镭射)系统中的激光发生源、光束控制器和电控柜都可能需要额外冷却。对冻水温度要求通常在15-22℃之间,对冻水精度要求通常为±1K 或±2K。部分设备可能要求±0.5K, 另外部分设备对冻水电导率,耐腐蚀等有一定的要求。激光系统中通常在启动时对水温有一定要求,这样就需要在水回路中增加电加热。在部分系统中的光束控制器会要求独立冷却回路。对于激光系统中的特殊应用,都能专门设计工业冷水机以满足不同的要求。

    深熔焊过程产生的金属蒸气和保护气体,在激光作用下发生电离,从而在小孔内部和上方形成等离子体。等离子体对激光有吸收、折射和散射作用,因此一般来说熔池上方的等离子体会削弱到达工件的激光能量。并影响光束的聚焦效果、对焊接不利。通常可辅加侧吹气驱除或削弱等离子体。小孔的形成和等离子体效应,使焊接过程中伴随着具有特征的声、光和电荷产生,研究它们与焊接规范及焊缝质量之间的关系,和利用这些特征信号对激光焊接过程及质量进行监控,具有十分重要的理论意义和实用价值。

    由于经聚焦后的激光束光斑小(0.1~0.3mm),功率密度高,比电弧焊(5×102~104W/cm2)高几个数量级,因而激光焊接具有传统焊接方法无法比拟的显著优点:加热范围小,焊缝和热影响区窄,接头性能;残余应力和焊接变形小,可以实现高精度焊接;可对高熔点、高热导率,热敏感材料及非金属进行焊接;焊接速度快,生产率高;具有高度柔性,易于实现自动化。

    激光焊机焊接技术是一种高新技术,由于其的特点,特别适合在传感器密封焊中使用,国外许多生产传感器的厂家均利用激光焊接工艺生产传感器,而国内采用此工艺的厂家不多,主要是一些生产军用传感器产品的厂家和部分科研机构在采用此种工艺,且采用国外激光焊接机的较多。国内激光焊接机在性能上已和国外产品相差不远,完全可以胜任国内生产传感器的工艺要求,但价格是国外同类产品的1/3-1/5。


优点

    1、成本相对低廉,激光器充满一次可以用一年以上。

    2、焊接非常紧密,一经焊接完成后非常牢固,比其他焊接方式做的工作件要耐用的多。并且不加填充金属,如用惰性气体充分保护,则焊缝不受大气污染。

    3、镭射焊机加工的产品热影响小,对加工件造成的变形几乎没有,这一优点使它能完成超精密的加工,可以加工很细小的产品。

    4、节能环保也是值得一提的,在焊接的过程中产生的烟雾很少,不会污染环境也不会伤害人体。它的故障几率也比起其他设备来要少得多,过了保修期后也为企业节省了一笔维修费。

    5、可以把焊点集中在一个小点上,这样不会影响到其他的区域,保证几乎无变形,由于聚焦光点小,可高精度定位,实现精密加工;

    6、对环境没有影响,达到环保的要求,可以焊接高熔点,难熔,难焊的金属,如钛合金,铝合金等;

    7、采用无接触加工,对焊接件没有其他的外力影响;

    8、采用计算机控制系统,方便操作,自动化焊接,提高效率、节省人力,焊点小,焊缝窄,整齐美观,焊后无需处理或只需简单处理工序。


应用

    激光焊接在工业中的应用

    (1)激光焊接在国外汽车工业中的应用

    1) 白车身激光焊接

    汽车工业中的在线激光焊接大量用在白车身冲压零件的装配和连接上。主要应用包括车顶盖激光焊、行李箱盖激光钎焊及车架激光焊接。

    另一项比较重要的车身激光焊接应用,是车身结构件(包括车门、车身侧围框架及立柱等)的激光焊接。采用激光焊的原因是可提高车身强度,并可解决一些部位难以实施常规电阻点焊的难题。

    2) 不等厚激光拼焊板

    车身制造采用不等厚激光拼焊板可减轻车身重量、减少零件数量、提高安全可靠性及降低成本。

    3) 齿轮及传动部件焊接

    20世纪80年代末,克莱斯勒公司的Kokomo分公司购进九台6kWCO2激光器,用于齿轮激光焊接,生产能力提高40%。90年代初,美国三大汽车公司投入40多台激光器用于传动部件焊接。奔驰公司经研究利用激光焊接代替电子束焊接,因为前者焊缝热影响区小。美国福特汽车公司用4。7kWCO2激光器焊接车轮钢圈,钢圈厚1mm,焊接速度为2。5m/min。该公司还采用带有视觉系统的激光焊接机,将六根轴与锻压出来的齿轮焊在一起,成为轿车自动变速器的齿轮架部件,生产率为200件/h。

    (2) 光纤激光焊在造船及海洋工程方面的应用

    许多轮船都是先制造出许多独立的局部组件结构单元,再在水中的船台上一个个进行组装。采用激光焊技术制造海洋建筑物局部组件非常合适,因为它结合了焊接切割自动化技术与激光技术。与弧焊方法相比,采用该技术可以大大提高生产率。

    造船中,采用光纤激光技术,可以无需进行焊接边缘预处理和焊前或焊后热处理就能将部件焊接在一起。与弧焊相比,激光焊的焊接接头窄,热影响区小,而且没有传统弧焊方法中出现的由于弧吹或电极磨损引起的焊接缺陷。所以,接头采用光纤激光焊,可以实现新的焊接结构设计,这在以前是不可能实焊接接头比弧焊焊接接头更加经济, 质量更好。

    (3) 激光焊在飞机制造中的应用

    激光束焊具有能量密度高,热影响区小,空间位置转换灵活,可在大气环境下焊接,焊接变形极小等优点。它主要应用于飞机大蒙皮的拼接以及蒙皮与长桁的焊接,以保证气动面的外形公差。另外在机身附件的装配中也大量使用了激光束焊接技术,如腹鳍和襟翼的翼盒,结构不再是应用内肋条骨架支撑结构和外加蒙皮完成,而是应用了的钣金成形技术后,采闲激光焊接技术在三维空间完成焊接拼合,不仅产量好,生产效率高,而且工艺再现性好,减重效果明显。

    激光焊也多见于薄壁零件的制造中,如进气道、波纹管、输油管道、变截面导管和异型封闭件。这些零件的传统焊接方法多采用微弧等离子弧焊,或者是小电流钨极氩弧焊。随着钛合金材料的大量使用,即便采用了这些低线能量的焊接技术,仍然由于薄壁材料引起的焊接变形超出公差范围和焊接缺陷的无法修复等原因,导致传统焊接工艺面临淘汰的命运。激光束焊接配以局部保护措施,非常适合焊接薄壁钛合金壳体零件。

    (4)复合激光焊的应用

    复合激光焊技术结合了激光焊和传统气体保护焊(GMAW)两者的优点,激光焊能在较小的热输入量和小的焊接热影响区(HAZ)情况下获得较大的熔深;所附加的气保焊(GMAW)可以大大扩展接头根部间隙的大小,改善表面状态和杂质的允许量;提高根部间隙填充和成形质量以及加强对焊接冶金的控制。

    (5) 激光焊在医学上的应用

    激光焊是用激光来加热, 所以它可以穿透透明介质, 能够焊到透明介质容器的里边去。这是其他焊接方法难以做到的。这种方法也被利用到医学里边,比方讲我们有些患者视网膜脱落,视网膜是在眼球的后面,视网膜脱落以后眼睛就会失明。利用激光的办法,透过眼球焊到眼球后面,把这个视网膜和眼球焊起来。这个已经是很成功的手术了;


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