2023年10月16日
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直接影响激光焊接的因素有焊接温度、焊接材料的熔点、激光焊接材料的吸收率和热效应。与焊接过程一样,可以从材料性能、激光功率、焊接速度、焦点位置、保护气体和焊接方式等方面进行可视化。
激光焊接材料的吸收率影响焊接性能。一般来说,铝和铜在焊接激光中有较高的吸收,而碳和不锈钢的吸收较低。当焊接具有高吸收率的材料时,通常需要更多的能量来熔化并产生一致的焊接质量。
激光功率是激光焊接所使用的能量,对焊接效果有决定性的影响。激光功率的高低也影响焊接速度。激光功率越高越好。在一定的激光功率下,相应的焊缝深度达到一个阈值。当超过这个阈值时,熔池变得更加不稳定,导致深度降低。因此,选择合适的激光功率电平就显得尤为重要。
焊接速度与熔深成反比:速度越高,传递到焊缝金属的能量越低,反之亦然。速度太快将无法为焊接材料提供足够的能量来形成完美的焊缝,而速度过低则会导致体温过低,尤其是对热敏性铝。
焦点的位置直接影响焊缝的深度和宽度。激光聚焦仅在焊缝材料表面,又称零聚焦,即激光聚焦在焊缝材料表面或下方。零点聚焦最小,此时能量密度最高;采用交错焊接,比功率降低但光斑增加,适合焊接面积较大的零件。
保护气体对焊缝的影响不仅体现在吹制的类型上,还体现在不同的吹制工艺上。空气射流不仅可以防止焊接过程中工件表面氧化,还可以防止激光焊接过程中产生等离子体云。保护气体对表面的外观和颜色有直接的影响。对两者都有要求的焊接产品应认识到保护气体的重要性。
待焊件的焊缝间隙直接取决于熔合深度、熔体深度和焊缝形状。如果焊缝间隙太大,斑点小,则焊缝不可焊,难以焊接;同时,激光照射可能会损坏刀具或零件。如果距离太大,在一定范围内,可以通过增加斑点和增加变化来改善,但增强是有限的。
焊接试验采用安川GP25机器人、PRIMA激光器、OSPRI焊头(芯径100um,焦距300mm)和Manshunxing送丝器,在1.5mm厚的Q235碳钢、SS304不锈钢和系列3铝板上进行定制焊缝测试。以1kw功率和30mm /s焊接速度焊接1mm厚板为标准,则参考功率可为P = a X,其中a为常数因子(a≥0),X为板厚。在保持焊接速度、材料和气体等其他焊接条件不变的情况下,a因子的值随板厚的增加而减小,a因子也影响焊接方法。
从以上试验数据可以看出,在碳钢板的倒焊过程中,随着焊接速度的提高,激光功率也应相应提高。在振动幅值不变的情况下,必须提高振动速度以保证焊接效果。如果速度太慢,焊接就会不均匀。
一般来说,自铸碳钢所需的能量小于自铸碳钢所需的能量,自铸碳钢所需的能量小于焊接电极所需的能量。碳钢。向下的能量主要由力和速度控制。对于相同的焊接功率,功率越大,速度越快;功率越低,速度越慢。理想情况下,考虑到焊接的质量和效率,焊接速度应该是最大的,但如果速度太快,焊接头会振动,而且你也会受到激光功率和材料性能的限制。这就是为什么他们通常在性能和速度之间寻求平衡。
试验选用的纤芯直径为100µm。如果焊接的是高反射和吸热材料,如铝和铜,则需要更高的功率密度来熔化铝。在这个阶段,有必要选择零填充金属。对于小型焊缝,这可能导致低功率激光产生最大功率密度,熔化金属并形成熔池,这需要零焦点。
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