激光焊接機復(fù)合焊接工藝的優(yōu)點2024-02-27
為了擴大激光焊接的應(yīng)用范圍，提高激光焊接的質(zhì)量，增加焊件的厚度，避免簡單激光焊接的局限性，出現(xiàn)了一種新的焊接工藝：激光復(fù)合焊接。這里要注意的是，激光復(fù)合焊接的優(yōu)點不僅僅是兩種焊接方法的疊加！特別是能量的利用率遠遠大于兩種熱源的簡單組合。
激光復(fù)合焊的優(yōu)點是能量利用率提高，母材固態(tài)時激光吸收率很低，熔化后激光吸收率提高到50～100%；熔深增加了很多。在電弧的作用下，母材熔化形成熔池，激光作用于電弧形成的底部。此外，液態(tài)金屬對激光束的吸收率較高，因此激光復(fù)合焊接的熔深大于簡單的激光焊接；電弧非常穩(wěn)定。例如，單獨用TIG或MIG焊接時，焊接電弧有時不穩(wěn)定，特別是在小電流條件下。當(dāng)焊接速度提高到一定值時，會導(dǎo)致電弧漂移。激光復(fù)合焊接時，激光產(chǎn)生的等離子體有助于穩(wěn)定電??；提高激光焊接對接頭間隙的適應(yīng)性，降低激光焊接的裝配精度，實現(xiàn)高效率。
1、脈沖激光焊接有四個主要參數(shù)：脈沖能量、脈沖寬度、功率密度和離焦；連續(xù)激光焊接參數(shù)主要包括：激光功率、焊接速度、光斑直徑、離焦、保護氣體類型和流量；雙光束激光焊接參數(shù)包括：光束布置方式、間距、兩光束角度、聚焦位置、兩光束能量比等。激光復(fù)合焊接類型包括：激光電弧復(fù)合焊、激光高頻焊接、激光壓力焊接、激光釬焊等；激光電弧焊最常見，如激光氬弧焊（TIG）、激光氣保焊（MIG）等等。根據(jù)激光與電弧的相對位置，有：同軸復(fù)合、交叉復(fù)合、偏離復(fù)合。
2、用于大厚板深熔焊接，由于單純激光焊接的嚴格裝配要求和大功率激光器的高成本，厚板焊接受到限制。厚板深熔焊可采用激光電弧復(fù)合焊接，提高了焊接坡口的制備、光束對中性和接頭裝配間隙的適應(yīng)性。它在造船業(yè)得到了很好的應(yīng)用。低合金高強度鋼不能預(yù)熱焊接。激光電弧復(fù)合焊單焊熔深可達15mm，雙焊熔深可達30mm。焊接變形量僅為雙絲焊的1/10，焊接厚度16mm的T形接頭焊接速度可達3m/min。
3、用于鋁合金激光焊接，激光焊接鋁合金反射率高，容易產(chǎn)生孔隙、裂紋、成分變化等問題。采用激光電弧復(fù)合焊接，由于電弧的作用，激光束可直接照射到液體熔池表面，提高吸收率，提高熔深。通過交流TIG或DC反接，氧化膜可以在激光焊接前清洗，電弧形成的熔池可以在激光束前移動，增加熔池與固態(tài)金屬之間的潤濕性，防止咬邊。
4、用于搭接接頭，搭接焊縫廣泛應(yīng)用于汽車框架和底板結(jié)構(gòu)。目前，鍍鋅鋼板搭接焊和鋁板焊接用于汽車外殼焊接。激光電弧復(fù)合焊可減少焊接部件的變形，消除凹面、咬邊等缺陷，大大提高焊接速度。例如，低碳鋼板的搭接接頭采用10kWCO2激光和MIG電弧復(fù)合熱源焊接，間隙為0.5～1.5mm搭接焊，熔深可達地板厚度的40%。另一個例子是鋁合金搭接接頭，采用2.7kWYAG激光-MIG電弧復(fù)合高速焊接，焊接速度可達8m/min。
5、用于薄板高速焊接時，激光高速焊接薄板的主要問題是焊縫成形連續(xù)性差，焊道表面容易隆起。薄板(0.14mm)復(fù)合焊接采用等離子弧輔助YAG或CO2激光，焊接速度是單獨激光焊接的兩倍。即使焊接速度達到100m/min電弧，也非常穩(wěn)定，可以獲得較寬的焊道和光滑的焊縫表面。
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