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激光焊接機的间撝工艺

发布时间:2013-05-16 | 来源:星鴻藝激光焊接运营部 | 分享:


激光的光束傳輸比是激光器輸出特性中的一個重要指標參數,它能夠影響焊縫熔深和焊縫形狀。光束模式越高,束散角越大,光束傳輸比越差。就焊接而言,應采用基模或低階模,若模式偏高,則難以滿足焊接質址的要求。表5-10表明,在相同條件下,光束模式不同,則焊縫熔深明顯不同。圖5-18是在一定工藝條件下,光束模式對焊縫的影響:圖5-18a所示爲高階模焊接結果,焊縫寬且不均勻,這是高階模光束能量分布不均勻造成的;圖5-18b所示爲低階模焊接結果,相對于高階模焊接其焊縫窄且平直均勻。

5-10 光束模式對焊縫熔深的影響

模式

功率密度/( w/cm2)

焊接速度/(m/min)

焊縫熔深/mm

TEMo0

2 x 106

2.0

3.2

TEMo1

2 x 106

10

2 .0

TEM02

2 x 106

2.0

1.1

 

激光焊接機

            a)高階模式

激光焊接機

b)低階模式

圖5-18光束模式對焊縫的影響
5.3.2焦點位置
 1.離焦量
   激光束的焦斑功率密度并不等于作用于工件的光斑功率密度,后者还取决于插座焦點平面與工件表面的相對位置(離焦量),此位置對激光焊過程有顯著的影響。離焦量是指光束焦點平面與被照射工件表面的距離。當焦點面位于工件表面之上時,爲正離焦;反之爲負離焦。圖5-19所示爲在一定條件下,焊縫熔深與離焦量的關系曲線。研究結果同時表明:當焦斑遠離工件表面或過于深人工件表面內部時,焊縫熔深不夠,深寬比較小。當焦斑位于工件較深部位時會形成V形焊縫;當焦斑在工件以上較高距離時會形成“釘頭”狀焊縫,且熔深減小。當焦斑深人工件表面以下一適當距離(0一lmm)時,方能得到熔深最大、縫寬較窄的理想焊縫。金剛石鋸片的焊接一般采用負離焦,焦點與被焊材料表面的距離約爲板厚的1/3。采用激光功率爲80OW焊速爲1071mm/min,在不同高度的位置上進行正、負離焦焊接,得出的不同離焦量的焊接斷面照片如圖5-20所示,由此測得的熔合參數見表5-11.

激光焊接機  

5-19焊縫熔深與離焦量的關系

5-20  離焦量不同時的焊接斷面組合照片

 

a)离焦量为一3mm  b)离焦量为一2mm  c)离焦量为一1mm d)离焦最为0
e)离焦量为1mm  f)离焦量为2mm  g)离焦量为3mm
        表5-11 离焦量不同时的熔合参数

激光深熔焊接是通過小孔效應來完成的,小孔的形成伴有明顯的聲、光特征。激光焊接鋼件未生成小孔時,工件表面的火焰是橘紅色或白色的;一旦生成小孔,火焰變成藍色,並伴有爆裂聲(由等離子體噴出小孔産生)。所以,實踐中總結出這樣一種方法:先將工作台上的待焊工件在激光束作用下産生小孔效應的縱向上、下位置範圍確定出來(以試驗出藍光、有爆裂聲爲准),並取此位置範圍的中間點作爲焦點零位置的近似點(即認爲此時激光束的焦斑平面正好在工件表面上);再以這個位置爲起點,改變工件在工作台的上、下位置(離焦量大小)進行激光焊接;最後定量分析焊接結果,從而找出對待焊工件合適的離焦量數值。
焊接光束偏移量及角焊縫
   激光焊接光束偏移量及入射方向对焊接质量有较大的影响。如圖5-21所示,激光焊接金刚石锯片时,由于刀头比基体厚,属于厚度不同的两种材料,所以常采用激光适当偏向基体一侧并带有一定角度,以产生角焊效果。为获得最好的角焊效果,激光的人射角α一般选在4度--11度,由于刀头是粉末冶金材料,焊锋时易产生飞溅污染透镜,因此焊接时焊接光束不是直接作用于接缝处,而是偏向鋼基体一侧。激光人射点与焊缝中心线的距离,称为偏移量。焊缝中的气孔量对焊接光束偏移量十分敏 感,合适的偏移量可以减少焊缝中的气孔,从而提高焊缝强度。偏移量太大,虽然 焊缝外观很漂亮,但刀头未焊上或焊得很少,实为假焊;偏移量太小,气孔多,影 响外观质量,也降低焊缝强度。合适的偏移量△约为0.25mm,在这种情况下的焊 接过程是基体材料鋼首先熔化,然后熔化了的鋼加热刀头并使刀头内侧一层熔化, 二者实现冶金结合。使焊缝外观平整,无明显的焊接缺陷,抗弯检验时,焊缝抗弯 强度高于或等于母材。在激光焊接金刚石圆锯片的大量生产中,偏移量△的波动应控制精确,因而需要较严格地控制基体簣D芯叩木取
   有人采用激光在基体上扫描的方法,研究了偏移量△对焊接结果的影响。试验中采用的其他参数:激光功率为680W,焊接速度为1m/min,焦斑处于基体表面,保护气体的流量为2.5m3/h.试验得出不同偏移量△时的焊缝断面照片如 圖5-22所示,偏移量△不同时的熔

激光焊接機  

 5-21激焊接光束工艺参数位置示意圖

α激焊接光束傾斜的角度 △一激焊接光束的偏移足

h-焦點離工件表面的距離 s-工件的厚度

 

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