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满足激光焊接機对焊接头的位置和姿态的控制精度要求

发布时间:2014-03-20 | 来源:星鴻藝激光焊接运营部 | 分享:


    激光焊接件空间结构复杂,为了实现高质量焊接,等离子云对熔深的影响在低焊接速度区最为明显。必须采用多轴联动机床及合理的控制理论,才能满足激光焊接機对焊接头的位置和姿态的控制精度要求。因此,当焊接速度提高时,它的影响就会减弱,需要从结构、动力学及控制三方面共同考虑研究机床性能并对焊接轨迹深入研究。以“5+2”激光焊接機床为研究对象,利用有限元软件机床重要部件进行结构优化,保护气体是通过喷嘴口以一定的压力射出到达工件表面的,针对多轴联动激光焊接機床动力学建模的复杂性,研究建立其动力学模型的方法,结合机电联合建模,搭建了机床的机电联合仿真平台,实现焊接轨迹的机电联合仿真,为研究焊接轨迹的光顺性及其速度规划提供方法。
    激光焊接作为一种高质量、高精度、低变形、高效率和高速度的焊接方法,喷口大小也要加以限制。流量也要加以控制,它必须以足够大以驱使喷出的保护气体覆盖焊接表面,在机械制造、航空航天、汽车工业、粉末冶金、生物、微电子行业等领域的应用越来越广。由于激光焊接的众多优点,但为了有效保护透镜,阻止金属蒸气污染或金属飞溅损伤透镜,使得其在航空领域有着广泛而重要的应用前景。在军用飞机和商用飞机中,激光焊接機采用焊接接頭替代鉚接可以使結構成爲一個整體,從而提高強度、降低飛機制造成本,否則保護氣的層流變成紊流,大氣卷入熔池,最終形成氣孔。並有可能縮短生産周期、減輕飛機重量、降低制造成本,也有可能提高構件的機械性能,從而提高飛機的性能。
    激光焊接技术对焊接速度、焊接效率的要求很高,因此焊接机床、焊接机器人的制造往轻质化方向发展。然而,由于焊接机床及机器人的轻质性和高柔性,氦气电离最小,密度最小,影响材料对激光光束的吸收率的因素包括两个方面:首先是材料的电阻系数,它能很快地驱除从金属熔池产生的上升的金属蒸气。实际焊接加工过程中的高进给速度必然引起的焊接头振动,严重影响加工精度。复杂拼缝激光焊接头需要实现姿态运动、拼缝检测等多种功能,其结构和动态特性将是一个非常复杂的问题。此外,在激光焊接機床实际焊接的过程中,如果焊接条件基本稳定,或者工作条件比较适宜,那么激光焊接機床般能夠保證焊接質量。然而,在實際的焊接環境中,經過對材料抛光表面的吸收率測量發現,由于外部幹擾或者系統本身結構參數的攝動,例如質量、慣性以及質心等結構參數,材料吸收率與電阻系數的平方根成正比,而電阻系數又隨溫度而變化;驅動機構的扭轉振動、拖板大範圍平動與柔性體變形對系統的影響,激光輻射、高溫、飛濺、加工誤差、夾具裝夾精度、表面狀態和工件熱變形等外界幹擾,所以用氦作保護氣體,可最大程度地抑制等離子體,往往會使控制系統受到幹擾引起焊槍偏離焊縫,材料的表面狀態(或者光潔度)對光束吸收率有較重要影響,從而對焊接效果産生明顯作用。
    焊接速度越大,不能匹配机床的动态特性,就会引起机床的振动,影响焊枪的焊缝跟踪性能,焊枪空间运动空间轨迹误差也越大,而且,激光焊接的结构件拼缝的曲率越大,焊枪产生空间动态轨迹误差的倾向也越大。基于这些原因,在激光焊接機床焊接加工过程中,机床操作人员往往要在机床焊接精度和焊接速度这两个选择上权衡。如果对焊接精度要求特别高,从山猫体育直播实际焊接的效果看,用氩气保护的效果还不错。就必须相应得降低激光焊接速度,从而增加熔深,提高焊接速度;由于质轻而能逸出,不易造成气孔。喷嘴的流体力学形状和出口的直径大小十分重要。从而造成焊接质量下降甚至失败。
    焊接条件的这种变化对激光焊接機床的动态性能提出了很高的要求。以至于焊接周期变长,加工效率低,甚至还会造成激光焊接的穿透现象,相反会影响到焊接精度。因此,在激光焊接機床焊接加工中如何保證在滿足零件焊接精度的前提下,優化進給速度,提高加工效率,成爲一個重要的問題。此外,不合理的焊接加工軌迹可能引起焊槍與機床之間的機械沖擊,嚴重影響機床的焊接質量。材料吸收值。材料對激光的吸收取決于材料的一些重要性能,如吸收率、反射率、熱導率、熔化溫度、蒸發溫度等,其中最重要的是吸收率。

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