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    激光焊接机焊接质量与各项参数的关系

    发布时间:2020-07-24 14:53:20 浏览数:

        从焊接的工艺过程来看,激光的焊接质量与小孔效应的形成和焊接过程等离子体作用有关,经过进一步研究发现激光焊接质量与焊接原料、激光工艺参数和激光光束特性等诸多因素有关系。下面详细列出在生产应用中总结的各特征参数和工艺参数与激光焊接机焊接质量之间的关系。


        1.激光焊接质量与光束能量特性的关系,光束的能量特性主要包括激光束的波长和光束的功率与功率密度。在激光焊接中,起主要作用的是激光功率密度值。这是由于对于不同的材料都有一个临界功率密度阈值,只有激光束焦点的功率密度值超过这个阈值,才能形成小孔,获得深熔焊接。这对于波长10.6μm的 激光束具有重要的意义。因为金属材料对这种波长的激光束是强烈反射的。只是由于形成了小孔效应,材料对激光束的吸收机理由金属表面吸收变为小孔吸收,大大增加了材料对激光束的吸收率。


        2.激光焊接质量与光束模式特性的关系,光束的模式特性包括激光束的光束质量、光束模式以及光束的横截面能量分布。光束模式决定了聚焦焦点的能量分布,对激光加工具有重要的影响激光束为基模时,可以获得最大的焊缝深度与深宽比,光束模式的阶次越高,激光束的能量分布越发散,焊接质量变差。具有不同光束聚焦特征参数值K f的激光束对激光焊接质量的影响,光束的K f值越大,质量就越差,焊缝的深宽比就越小。材料形成小孔的功率密度不只与平均功率。


        密度有关,而主要取决于最大功率密度,这与横截面能量分布是密切相关的。对于功率一定,半径相同的聚焦焦点,横截面能量分布不同,虽然平均功率密度相同,但最大功率密度却并不相同。以上所述主要集中于某一点上光束质量对激光焊接的影响,没有讨论当在不同的加工位置时,横截面能量分布变化对激光焊接的影响。


        3.焊接质量与气体混合比的关系,单位体积激光等离子体的辐射功率与 分子的密度成正比,因此 分子的含量越多,激光的输出功率就越高。氦气的含量对激光器的运行影响非常重要,在混合气体中加入大量的H e可以大幅度的增加输出功率。


        4.激光焊接质量与焊接工艺参数的关系,聚焦镜焦距f保持不变时,激光焊接工艺参数激光功率P、离焦量△F、焊接速度v和对接缝宽△D等任一参数的变化,都会改变的焊缝成形。参数之间相互影响,关系复杂。在激光功率P、离焦量△F保持不变时,焊接熔深随着焊接速度的增加而减小,焊缝宽度都随着速度的增加而下降。在焊接速度v、离焦量△F保持不变时,激光焊缝深度和宽度随着激光功率的增加,焊接深度呈线性上升,而焊缝宽度几乎没有变化。在激光功率P、焊接速度v保持不变时,对于焊缝成形而言,存在最佳的离焦量,使得焊缝深度最大、宽度最小、深宽比达到最大,随着焦点位置远离最佳位置,焊缝成形恶化,焊缝深度减小、宽度增加、深宽比减小。在激光功率P、焊接速度v保持不变时,当对接缝宽△D比较小时,小于0.1m m,对焊接并不造成影响,反而还可以增加焊接深度,这是由于当存在很小的缝时,激光通过波导作用可以在缝中传输,更好地把能量传到焊接的更深的位置,相对于只是靠形成小孔来导入激光能量更有助于增加激光的吸收率,增加焊接的深度。


        激光焊接机焊接过程中伴随着物质变化,发生化学反应,现在还没有明确的函数可以计算或推理焊接结果,生产过程中目前只能参考以上曲线,根据经验值和简单的杯突实验来判断焊缝的好坏,导致很多模棱两可的焊缝曲线无法进行准确判断,如果可以根据丰富的操作经验值和精确的设备控制度,以设定参数和焊机的质量评估曲线为评价因素,以焊接质量为目的,研究出一套较接近实际生产的公式,那么对于激光焊机的可操作性将会大大增加,同时保证了生产线的稳定运行。


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