激光熔焊參數(shù)設(shè)定規(guī)范
激光加工作為一種先進(jìn)的加工技術(shù),已經(jīng)廣泛應(yīng)用于打標(biāo)、切割、焊接、表面處理等加工應(yīng)用中。其中激光打標(biāo)、切割已成為大眾化加工手段,激光焊接的應(yīng)用領(lǐng)域也在逐步擴(kuò)大,特別是在自動(dòng)化程度較高的3C產(chǎn)品、汽車、鈑金加工等行業(yè),已有逐步取代常規(guī)焊接方法的趨勢(shì)。本文在激光焊接應(yīng)用的基礎(chǔ)上,提煉出影響激光熔焊的相關(guān)參數(shù),并結(jié)合焊接材料的性能測(cè)試,形成激光熔焊的參數(shù)設(shè)定規(guī)范。 圖1 激光輻射金屬材料的幾個(gè)主要物理過程 1、激光熔焊參數(shù) 影響激光熔焊的參數(shù),主要有功率、離焦量、焊接速度、氣保護(hù)等。 功率:激光經(jīng)過受激輻射,通過光路傳輸及光束準(zhǔn)直、聚焦從而照射到被加工件表面。影響熔化效果的因素有激光輻射功率和激光照射面積,功率越大,材料熔化速度越快,熔化深度越深,相應(yīng)熱輸入量越大,可能產(chǎn)生的焊接變形也越大。 離焦量:激光光束經(jīng)過準(zhǔn)直聚焦后照射到工件表面的位置與激光光束聚焦后的焦斑位置的距離稱為離焦量。光斑在焦斑位置上方,稱為負(fù)離焦,光斑在焦斑位置下方,稱為正離焦。通常認(rèn)為,負(fù)離焦時(shí)光斑直徑在熔深方向趨向于減小,會(huì)加大熔深;正離焦不會(huì)因飛濺而損壞鏡片,操作上有更大的空間。 焊接速度:激光焊接是激光連續(xù)照射到工件表面而形成永久焊縫的過程,光束移動(dòng)的速度,對(duì)熔深有直接影響,速度越快,熔深越淺;相反,速度越慢,熔深越大。 氣保護(hù):通過氣體保護(hù)焊縫金屬,從而避免空氣中的氣體(O2、N2、H2、H2O)與焊縫金屬發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。通常用N2、He、Ar或者三者的混合氣體作為激光焊接的保護(hù)氣,氣體純度要求至少在99%以上。 圖2 帶拖罩的同軸保護(hù)氣工裝 相關(guān)聯(lián)因素包括:焊接裝配間隙、焊接結(jié)構(gòu)和焊接位置。 焊接裝配間隙不大于0.2mm或板厚的十分之一,兩者相權(quán)取其。 焊接結(jié)構(gòu)包括板與板、板與管、管與管的對(duì)接、角接、疊焊; 焊接位置包括水平焊、橫焊和立焊三種。 圖3 激光焊接接頭形式 2、激光焊接試驗(yàn)方案 采用正交表或單因素對(duì)比的試驗(yàn)設(shè)計(jì),對(duì)激光焊接進(jìn)行試驗(yàn)。目標(biāo)是用最少的試驗(yàn),獲得最好的試驗(yàn)結(jié)果。 采用與被焊工件材料相同、厚度相等的材料進(jìn)行激光熔焊試驗(yàn)。焊接過程中,嚴(yán)格按照被加工件的裝配間隙,接頭形式和焊接位置進(jìn)行焊接。若接頭形式和焊接位置未定,采用最簡(jiǎn)單的加工位置進(jìn)行焊接。 |