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手持激光焊接机焊接的工艺参数

作者: 深圳大千激光科技有限公司发表时间:2021-05-27 16:29:59浏览量:179

随着激光技术的发展,手持激光焊接机走进了越来越多的企业,那么手持激光焊接机有哪些重要的工艺参数呢?

    随着激光技术的发展,手持激光焊接机走进了越来越多的企业,那么手持激光焊接机有哪些重要的工艺参数呢?

(1)激光功率。手持激光焊接机中存在一个激光能量密度阈值,低于此值,熔深很浅,一旦达到或超越此值,熔深会大幅度进步。只有当工件上的激光功率密度超越阈值(与资料有关),等离子体才会产生,这标志着安稳深熔焊的进行。如果激光功率低于此阈值,工件仅产生外表熔化,也即焊接以安稳热传导型进行。而当激光功率密度处于小孔构成的临界条件邻近时,深熔焊和传导焊交替进行,成为不安稳焊接进程,导致熔深动摇很大。激光深熔焊时,激光功率一起操控熔透深度和焊接速度。焊接的熔深直接与光束功率密度有关,且是入射光束功率和光束焦斑的函数。一般来说,对一定直径的激光束,熔深跟着光束功率进步而添加。


(2)光束焦斑。光束斑驳巨细是手持激光焊接机的最重要变量之一,因为它决定功率密度。但对高功率激光来说,对它的丈量是一个难题,虽然已经有很多间接丈量技术。

光束焦点衍射极限光斑尺度能够根据光衍射理论核算,但因为聚集透镜像差的存在,实践光斑要比核算值偏大。最简单的实测办法是等温度概括法,即用厚纸烧焦和穿透聚丙烯板后丈量焦斑和穿孔直径。这种办法要经过丈量实践,把握好激光功率巨细和光束作用的时刻。

(3)资料吸收值。资料对激光的吸收取决于资料的一些重要功能,如吸收率、反射率、热导率、熔化温度、蒸发温度等,其中最重要的是吸收率。

影响资料对激光光束的吸收率的要素包括两个方面:首先是资料的电阻系数,经过对资料抛光外表的吸收率丈量发现,资料吸收率与电阻系数的平方根成正比,而电阻系数又随温度而改变;其次,资料的外表状态(或者光洁度)对光束吸收率有较重要影响,从而对焊接作用产生显着作用。

CO2激光器的输出波长一般为10.6μm,陶瓷、玻璃、橡胶、塑料等非金属对它的吸收率在室温就很高,而金属资料在室温时对它的吸收很差,直到资料一旦熔化甚至气化,它的吸收才急剧添加。选用外表涂层或外表生成氧化膜的办法,进步资料对光束的吸收很有用。

(4)焊接速度。焊接速度对熔深影响较大,进步速度会使熔深变浅,但速度过低又会导致资料过度熔化、工件焊穿。所以,对一定激光功率和一定厚度的某特定资料有一个合适的焊接速度规模,并在其中相应速度值时可取得最大熔深。

(5)保护气体。手持激光焊接机进程常运用惰性气体来保护熔池,当某些资料焊接可不计较外表氧化时则也可不考虑保护,但对大多数运用场合则常运用氦、氩、氮等气体作保护,使工件在焊接进程中免受氧化。

氦气不易电离(电离能量较高),可让激光顺畅经过,光束能量不受阻挠地直达工件外表。这是手持激光焊接机时运用最有用的保护气体,但价格比较贵。

氩气比较廉价,密度较大,所以保护作用较好。但它易受高温金属等离子体电离,成果屏蔽了部分光束射向工件,减少了焊接的有用激光功率,也损害焊接速度与熔深。运用氩气保护的焊件外表要比运用氦气保护时来得润滑。

氮气作为保护气体最廉价,但对某些类型不锈钢焊接时并不适用,主要是因为冶金学方面问题,如吸收,有时会在搭接区产生气孔。

运用保护气体的第二个作用是保护聚集透镜免受金属蒸气污染和液体熔滴的溅射。特别在高功率手持激光焊接机时,因为其喷出物变得十分有力,此时保护透镜则更为必要。

保护气体的第三个作用是对遣散高功率手持激光焊接机产生的等离子屏蔽很有用。金属蒸气吸收激光束电离成等离子云,金属蒸气周围的保护气体也会因受热而电离。如果等离子体存在过多,激光束在某种程度上被等离子体耗费。等离子体作为第二种能量存在于作业外表,使得熔深变浅、焊接熔池外表变宽。经过添加电子与离子和中性原子三体磕碰来添加电子的复合速率,以降低等离子体中的电子密度。中性原子越轻,磕碰频率越高,复合速率越高;另一方面,只有电离能高的保护气体,才不致因气体本身的电离而添加电子密度。

从表可知,等离子体云尺度与选用的保护气体不同而改变,氦气最小,氮气次之,运用氩气时最大。等离子体尺度越大,熔深则越浅。构成这种不同的原因首先因为气体分子的电离程度不同,别的也因为保护气体不同密度引起金属蒸气分散不同。

氦气电离最小,密度最小,它能很快地驱除从金属熔池产生的上升的金属蒸气。所以用氦作保护气体,可最大程度地按捺等离子体,从而添加熔深,进步焊接速度;因为质轻而能逸出,不易构成气孔。当然,从我们实践焊接的作用看,用氩气保护的作用还不错。

等离子云对熔深的影响在低焊接速度区最为显着。当焊接速度进步时,它的影响就会削弱。

保护气体是经过喷嘴口以一定的压力射出到达工件外表的,喷嘴的流体力学形状和出口的直径巨细十分重要。它必须以满足大以驱使喷出的保护气体掩盖焊接外表,但为了有用保护透镜,阻挠金属蒸气污染或金属飞溅损伤透镜,喷口巨细也要加以限制。流量也要加以操控,否则保护气的层流变成紊流,大气卷进熔池,终究构成气孔。

为了进步保护作用,还可用附加的侧向吹气的办法,即经过一较小直径的喷管将保护气体以一定的角度直接射入深熔焊接的小孔。保护气体不只按捺了工件外表的等离子体云,而且对孔内的等离子体及小孔的构成施加影响,熔深进一步增大,取得深宽比较为理想的焊缝。可是,此种办法要求准确操控气流量巨细、方向,否则简单产生紊流而损坏熔池,导致焊接进程难以安稳。

(6)透镜焦距。焊接时一般选用聚集办法会聚激光,一般选用63~254mm(2.5”~10”)焦距的透镜。聚集光斑巨细与焦距成正比,焦距越短,光斑越小。但焦距长短也影响焦深,即焦深跟着焦距同步添加,所以短焦距可进步功率密度,但因焦深小,必须准确坚持透镜与工件的距离,且熔深也不大。因为受焊接进程中产生的飞溅物和激光形式的影响,实践焊接运用的最短焦深多为焦距126mm(5”)。当接缝较大或需求经过加大光斑尺度来添加焊缝时,可选择254mm(10”)焦距的透镜,在此情况下,为了达到深熔小孔效应,需求更高的激光输出功率(功率密度)。

当激光功率超越2kW时,特别是对于10.6μm的CO2激光束,因为选用特殊光学资料构成光学系统,为了避免聚集透镜遭光学损坏的危险,常常选用反射聚集办法,一般选用抛光铜镜作反射镜。因为能有用冷却,它常被引荐用于高功率激光束聚集。

(7)焦点方位。焊接时,为了坚持满足功率密度,焦点方位至关重要。焦点与工件外表相对方位的改变直接影响焊缝宽度与深度。

在大多数手持激光焊接机运用场合,一般将焦点的方位设置在工件外表之下大约所需熔深的1/4处。

(8)激光束方位。对不同的资料进行手持激光焊接机时,激光束方位操控着焊缝的终究质量,特别是对接接头的情况比搭接结头的情况对此更为灵敏。例如,当淬火钢齿轮焊接到低碳钢鼓轮,正确操控激光束方位将有利于产生主要有低碳组分组成的焊缝,这种焊缝具有较好的抗裂性。有些运用场合,被焊接工件的几何形状需求激光束偏转一个角度,当光束轴线与接头平面间偏转角度在100度以内时,工件对激光能量的吸收不会受到影响。

(9)焊接开始、停止点的激光功率渐升、渐降操控。激光深熔焊接时,不管焊缝深浅,小孔现象一直存在。当焊接进程停止、关闭功率开关时,焊缝尾端将出现凹坑。别的,当激光焊层掩盖原先焊缝时,会出现对激光束过度吸收,导致焊件过热或产生气孔。

为了避免上述现象产生,可对功率起止点编制程序,使功率开始和停止时刻变成可调,即开始功率用电子学办法在一个短时刻内从零升至设置功率值,并调理焊接时刻,最后在焊接停止时使功率由设置功率逐渐降至零值。


深圳大千激光科技有限公司成立于2020年,坐落于高新技术之都-深圳,大千激光是一家专业从事激光保护镜片,激光焊接机,研发、生产、销售、服务为一体的高新技术企业。


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