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不锈钢激光焊接解决方案

详情介绍

一、不锈钢采用激光焊的优点 

  与传统焊接相比,小功率脉冲激光缝焊具有功率密度高、能量集中、热 输入小、焊缝窄和变形小等优点,而且激光束聚焦后可获得很小的光斑,能精密定位,这些特点使得激光缝焊比其他焊接方法更适合于小尺寸工件的焊接。对于超薄 不锈钢材料的激光焊接,由于材料很薄,很容易汽化穿孔,要想得到一条连续的、无烧穿的焊缝。关键是对参数的精确控制。

  影响到激光焊接质量的主要参数有焊接电流、脉冲宽度、脉冲频率等,其影响效果主要如下:

  (1)随着电流的增大,焊缝的宽度增大,焊接过程逐渐出现飞溅,焊缝表面出现氧化现象,并有粗糙感。

  (2)随脉冲宽度的增大,焊缝的宽度也在增大。脉宽的变化对不锈钢超薄板激光焊接的效果影响非常显著。脉冲宽度的微小增大,都可能导致试样被氧化和烧穿。

  (3)随脉冲频率的增加,焊点重叠率增大,焊缝宽度先增大.后基本保持不变。在显微镜下观察,焊缝越来越光滑美观。但脉冲频率增加到一定值时,焊接过程飞溅严重,焊缝变得粗糙,并且焊接件的上下表面都出现氧化现象。

  (4)超薄板材料的激光焊接适宜采用正离焦,在相同离焦量的情况下,正离焦激光焊得到的焊缝表面比负离焦时要光滑美观。

二、YAG激光焊接

  激光焊接是利用激光束优异的方向性和高功么密度等特点进行工作。通过光学系统将激光束聚焦在很小的区域内,在极短的时间内使被焊处形成一个能量高度集中的热源区,从而使被焊物熔化并形成牢固的焊点和焊缝。咨询电话400-0027-830。常用的激光焊接方式有两种:脉冲激光焊和连续激光焊。前者主要用于单点固定连续和薄件材料的焊接。后者主要用于大厚件的焊接和切割。

  1、激光焊接加工方法的特征

  A、非接触加工,不需对工件加压和进行表面处理。

  B、焊点小、能量密度高、适合于高速加工。

  C、短时间焊接,既对外界无热影响,又对材料本身的热变形及热影响区小,尤其适合加工 高熔点、高硬度、特种材料。

  D、不需要填充金属、不需要真空环境(可在空气中直接进行)、不会像电子束那样在空气中 产生X射线的危险。

  E、与接触焊工艺相比.无电极、工具等的磨损消耗。

  F、无加工噪音,对环境无污染。

  G、微小工件也可加工。此外,还可通过透明材料的壁进行焊接。

  H、可通过光纤实现远距离、普通方法难以达到的部位、多路同时或分时焊接。

  I、很容易改变激光输出焦距及焊点位置。

  J、很容易搭载到自动机、机器人装置上。

  K、对带绝缘层的导体可直接进行焊接,对性能相差较大的异种金属也可焊接。

  2、脉冲激光焊接的机理

  脉冲激光焊接可分为传热溶化焊接和深穿入熔化焊接传热溶化焊接是指当激光束照射到材料的表面上时,材料吸收光能而加热熔化。材料表面层的热以传导方式继续向材料深处传递,直至将两个待焊件的接触面互溶并焊接在一起。

   深穿入熔化焊接是指当更大功率密度的激光束照射到材料上时,材料被加工熔化以至气化,产生较大的蒸汽压,在蒸汽的压力的作用下,溶化金属被挤在周围使照 射处(熔池)呈现出一个凹坑,随着激光束的继续照射,凹坑越来越深,并穿入到另一个工件中。激光停止照射后,被排挤在凹坑周围的溶化金属重新流回到凹坑 里,凝固后将工件焊接在一起。咨询电话400-0027-830

  这两种激光焊接机理,与功率密度、照射时间、材料性质、焊接方式等因素有关。当功率密度较低、照射时间较长而焊件较薄时,通常以传热溶化机理为主进行。反之,则是以深穿入熔化机理为主进行。

三、工艺特点及其影响因素

  1、激光的投入能量密度。调整激光照射能量密度的方法主要有:

  A、调整激光输出能量(调整激发电压)

  B、调整光斑大小(调节出射焦距)

  C、改变光斑中的能量分布(改变光纤类型:峰形输出型——GI型光纤、梯形输出型―SI型光纤)

  D、改变出射脉冲的宽度和波形

  2、材料反射率

  大多数金属在激光开始照射时,会将大部分激光能量反射掉,所以,焊接过程开始的瞬间,要相应提高光束的功率。采用脉冲激光缝悍二艺时,可以通过接入引弧板来保证整个焊接段的品质一致性。当金属表面开始熔化或汽化后,其反射率迅速降低。

四、影响材料对激光束吸收的主要因素

  1、温度

  室温时金属材料两激光的吸收率一般在20℃以下;当金属温度达到烙点产生熔融和气化后吸收率上升到40~50%;当接近沸点时吸收率可高达90%

  材料的直流电阻率

  材料对激光的吸收率与材料的直流电阻率的平方根成正比、与激光彼长的平方根成反比关系。

  2、激光束的入射角

  入射角越大,吸收率越小。当激光垂直于金属表面照射时,金属对激光的吸收率最大。但通常为了保护激光出射镜头,需要维持一定的入射角。

  村料的表面状态为了低反射率,可在金属表面涂上薄薄一层全属粉,但两者必须是能够形成合金的。如饭、金、银可覆盖薄锐层,此时在同样熔深的情况下,焊接所需的能量大约为原来铜、金、银所需的四分一。

  3、聚焦性和离焦量

  品质优良的YAG激光焊接装置,其聚焦性(光斑大小)是通过装置本身的光路同轴精度、输出光纤和出射头的成像比等来保证。

激光出 射焦点正好落在工作上面时的位置为零。离焦量是指焦点离开这个零点的距离量。焦点位置超过零点位置时叫负离焦(焦点深入到工件内部),其距离值为负离焦 量。反之,焦点不到零点的距离数值为正离焦量。要获得较大的熔深,可将焦点位置选择在工件内部某一位置上,即采用负离焦量进行焊接。咨询电话400-0027-830

  4、焊接的穿入深度

  脉冲激光焊接时,主要是以传热熔化方式进行的。激光束本身对金属的直接穿入深度是有限的,其主要取决于材料的导温系数(导温系数大的则穿入深度大),而不是激光器的功率大小。

五、维护及保养

  1、消耗品的更换

  纯水、离子交换树脂、水过滤器、励起灯、保护镜片

  2、点检

  A、激光发振调整

  B、激光入射调整

  C、光纤入射调整

  D、能量平衡调整

六、焊接品质检查

  焊接品质的检验,一般有目视检验和破坏性检验两种方法。

  目视检验是对所示的各个项目进行检验。若利用显微(镜)照片进行金相检验,则需切断提取出焊接熔核部分并研磨腐蚀。但是,若只经过外观检验就下结论则还不充分,请务必进行一下破坏性实验。

  破坏性检验通常是进行撕开实验,撕开焊接母材进行确认(一侧出现圆形孔洞,另一侧出现钮扣状残留物)

另外,也有利用拉伸仪进行拉伸强度检验的方法。

七、品质保证手段

  电阻点焊方法虽然是最适合于大量生产的焊接手段,但是若品质管理不当就会引起巨大的损失。目前,由于无法实现在线非破坏性焊接品质检验,因此有必要加强对品质保证的管理。

  1、压力检测

  焊接发热量受电极与工件间的接触电阻的影响极大。焊接过程中,压力必须保持不变,因此有必要经常用压力测试仪对焊接

  2、电极研磨

  焊接次数的增多,会使电极表面磨损加重。电极表面粗糙会引起飞溅和造成工件表面出现糙痕,影响工件外观,因此有必要多准备些研磨好的电极,根据焊接次数适当地更换电极。使用新电极之前先用作废的工件进行调试为好。

  3、电极过热

  电极过热不仅会缩短电极的寿命而且会导致工件焊接品质不均一。

  4、工件精度

  因忽略了工件厚度、镀层厚度、金属成分等的变化而导致焊接不良品出现的现象时有发生。工件本身的品质是否安定也是影响焊接品质的重要因素。

  5、电流监测

  电流监测对焊接是必不可少的。影响电流变化的因素主要有:电源电压的波动、焊接机超载使用而引起的过热使电流输出减少、工件接触不良导致电流减少、焊接机性能不良等。

  为了防止上述原因引起的不良焊接结果,很有必要经常对焊接电流进行监测。若能确保对焊接电流的监测,则可较容易地发现其他影响焊接品质的因索之变化原因,从而进一步提高焊接品质的信赖性。迅镭星科技官网:www.xlxlaser.com

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