光纤传输激光焊接机是激光焊接设备的一种,是利用高能激光束经过光纤传输的精确性来聚焦于工件上实施焊接的。通过控制激光脉冲的宽度、能量、峰值功率和重复频率等参数,使工件熔化,形成特定的熔池。由于其独特的优点,已成功应用于微、小型零件的精密焊接中。
1、速度快、深度大、变形小。
2、能在室温或特殊条件下进行焊接,焊接设备装置简单。例如,激光通过电磁场,光束不会偏移;激光在真空、空气及某种气体环境中均能施焊,并能通过玻璃或对光束透明的材料进行焊接。
3、可焊接难熔材料如钛、石英等,并能对异性材料施焊,效果良好。
4、激光聚焦后,功率密度高,在高功率器件焊接时,深宽比可达5:1,可达10:1。
5、可进行微型焊接。激光束经聚焦后可获得很小的光斑,且能精确定位,可应用于大批量自动化生产的微、小型工件的组焊中。
6、可焊接难以接近的部位,施行非接触远距离焊接,具有很大的灵活性。尤其是近几年来,在YAG激光加工技术中采用了光纤传输技术,使激光焊接技术获得了更为广泛的推广和应用。
7、激光束易实现光束按时间与空间分光,能进行多光束同时加工及多工位加工,为更精密的焊接提供了条件。
1 功率密度
功率密度是激光加工中最关键的参数之一。采用较高的功率密度,在微秒时间范围内,表层即可加热至沸点,产生大量汽化。因此,高功率密度对于材料去除加工,如打孔、切割、雕刻有利。对于较低功率密度,表层温度达到沸点需要经历数毫秒,在表层汽化前,底层达到熔点,易形成良好的熔融焊接。因此,在传导型激光焊接中,功率密度的范围为104~106W/cm2。
2 激光脉冲波形
激光脉冲波形在激光焊接中是一个重要问题,尤其对于薄板焊接更为重要。当高强度激光束射至材料表面,金属表面将会有60~98%的激光能量反射而损失掉,且反射率随表面温度而变化。在一个激光脉冲作用期间,金属反射率的变化很大。
3 激光脉冲宽度
脉宽是脉冲激光焊接的重要参数之一,它既是区别于材料去除和材料熔化的重要参数,也是决定加工设备造价及体积的关键参数。
4 离焦量对焊接质量的影响
激光焊接通常需要一定的离焦量,因为激光焦点处光斑中心的功率密度过高,容易蒸发成孔。离开激光焦点的各平面上,功率密度分布相对均匀。
离焦方式有2种:正离焦与负离焦。焦平面位于工件上方为正离焦,反之为负离焦。按几何光学理论,当正负离焦量相等时,所对应平面上功率密度近似相同,但实际上所获得的熔池形状不同。负离焦时,可获得更大的熔深,这与熔池的形成过程有关。实验表明,激光加热50~200us材料开始熔化,形成液相金属并出现部分汽化,形成蒸汽,并以极高的速度喷射,发出耀眼的白光。与此同时,高浓度汽体使液相金属运动至熔池边缘,在熔池中心形成凹陷。当负离焦时,材料内部功率密度比表面还高,易形成更强的熔化、汽化,使光能向材料更深处传递。所以在实际应用中,当要求熔深较大时,采用负离焦;焊接薄材料时,宜用正离焦。
1 配备相关担当人员。 担当人员必须具有激光和焊接机的相关知识与经验。 担当人员不仅要掌管焊接机的安全锁钥匙和密码,而且要指导操作者怎么使用焊接机和教导相关安全知识。
2 建立专用的激光焊接区。 相关负责人负责建立专门的激光焊接区(用防护栏等类似装置与别的工作区域分离开来),同时在焊接区要设立“闲杂人员禁止靠近”等相关标示。
3 把焊接机安装在水平、牢固的地方,不准放在倾斜的地方。 - 本焊接机使用交流三相380V(50~60Hz)市电。 4 请在环境温度为 5°C-30°C 湿度不大于 85% 的环境中使用本焊接机,周围环境温度不应波动太大。 禁止在下列环境中使用本焊接机:
- 有灰尘、油污的环境。
- 有震动的环境。
- 有腐蚀的环境。
- 高频噪声的环境。
- 潮湿的环境中。
- 空气中含有高浓度碳、氮、硫的氧化物的环境中( CO 2 , NOx 或 SOx)。
5 在冬天如果环境温度降到 0°C 以下,水箱里的水就会结冰,水箱可能冻裂。 所以特别小心在冬天要保证焊接机的环境温度不要低于 0°C。如果需要环境温度降到 0°C 以下,请先排干水箱里的水,同时可以参考相关章节的介绍。
6 如果环境温度变化剧烈,在YAG 激光棒和镜片上就会形成水蒸汽,这会影响焊接机的使用。所以,尽可能阻止环境温度的剧烈变化。如果已经形成了水蒸气,那么开机后先要预热一会儿再使用机器。
7 如果焊接机的机壳有污点或水,请用干布或潮湿的布擦干。 如果污点擦不干净,可用中性的清洁剂或酒精擦拭干净。 不可用汽油或油漆稀释剂擦拭机器。
8 禁止把螺丝或硬币等放在焊接机内部或外部,这样可能引起短路而损害机器。
9 请用手轻轻操作按钮,不要用螺丝刀等工具接触按钮。尤其不要用尖锐的东西接触触摸屏,这样会造成触摸屏的损害(可用手指或专用的触摸笔操作触摸屏)。
10 按钮和开关不要连续操作,保证每次只按一下。反复的开关对机器的寿命有影响。
11 控制盒和焊接机之间是用连接线连起来的。 拆下来之后,下次使用之前,确保所有的连接已经复原。 同时,不要让连接线挡着光纤。
12 不要把光纤弯曲到小于它的最小弯曲半径。
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