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激光焊接工藝特點

   影響激光焊接質量的工藝參數比較多,如功率密度、光束特性、離焦量、焊接速度、激光脈沖波形和輔助吹氣等。

1、功率密度

  功率密度是激光焊接中最關鍵的參數之一。

        采用較高的功率密度,在幾微秒時間內,可迅速將金屬加熱至熔點,形成良好的熔融焊接。

        功率密度由峰值功率和焊點面積決定。功率密度=峰值功率÷焊點面積,在焊接高反射材料如鋁,銅時,需要提高功率密度,也就是設定較大的電流或者功率,盡量在焦點附近焊接。

2、激光脈沖波形

        激光脈沖波形在激光焊接中十分重要( 尤其是對薄片焊接) 。當高強度激光束射至材料表面時,金屬表面將會有60% ~90%的激光能量因反射而損失掉,且反射率隨表面溫度不同而改變。在一個激光脈沖作用期間內,金屬反射率的變化很大。

         金屬材料在固態時,對激光的反射率較大,一旦材料表面熔化后,反射率降低,吸收率增加,可以緩慢降低電流或者功率。所以脈沖波形通常如下:

image.pngimage.png

段號

電流(A

脈寬(ms

1

180

1.0

2

130

2.0

3

70

2.0

3、離焦量

  離焦量是指工件表面偏離焦平面的距離。離焦位置直接影響拼焊時的小孔效應。離焦方式有兩種:正離焦和負離焦。焦平面位于工件上方為正離焦,反之為負離焦。當正負離焦量相等時,所對應平面的功率密度近似相同,但實際上所獲得的熔池形狀不同。負離焦時,可獲得更大的熔深,這與熔池的形成過程有關。實驗表明,激光加熱50~200μs時材料開始熔化,形成液相金屬并出現部分汽化,形成高壓蒸氣,并以極高的速度噴射,發出耀眼的白光。與此同時,高濃度氣體使液相金屬運動至熔池邊緣,在熔池中心形成凹陷。負離焦時,材料內部功率密度比表面還高,易形成更強的熔化、氣化,使光能向材料更深處傳遞。所以實際應用中熔深較大時,應采用負離焦,焊接薄材料時宜采用正離焦。

 焦點位置:    光斑最小、能量最大點;點焊時可以使      用,或者小能量且要求點小的時候

 負離焦位置: 光斑略大,越遠離焦點光斑越大,適合深熔的連續焊接及深熔點焊

 正離焦位置:光斑略大,越遠離焦點光斑越大,適合便面密封焊的連續焊接或者熔深要求不高的場合

image.png

4、焊接速度

  焊接速度決定了焊接表面質量、熔深、熱影響區等??梢酝ㄟ^降低焊接速度或增大焊接電流來改善熔深。通常采用降低焊接速度的方法來改善熔深,以延長設備使用壽命。

5 、輔助吹氣

  輔助吹氣在高功率激光焊接中是必不可少的一道工序。一方面是為了防止金屬材料濺射而污染聚焦鏡(同軸保護氣) ;另一方面是為了防止焊接過程中產生的高溫等離子體過多集聚,阻擋激光到達材料表面(側吹氣) ;第三方面是吹保護氣隔絕空氣,達到保護焊接熔池不被氧化的效果。輔助氣體的種類和吹氣量大小對焊接結果有較大影響,不同的吹氣方法也會對焊接質量產生一定的影響。

6、光纖和焊接頭配置

       D焦點直徑=D光纖直徑 X f聚焦焦距/f準直聚焦

      例子: D光纖直徑=0.6mm    f聚焦焦距=120mm   f準直聚焦=150mm

                    D焦點直徑=0.6X120/150=0.48mm

         根據產品的材料、厚度、熔深和配合間隙來確定具體的配置。

        長聚焦特點:

         1、工作距離較大,可以避免治具的干涉,減小產品高度的波動影響,降低飛濺物對保護鏡片的污染。

         2、如達到同樣的熔深,需要加大設備的功率。


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