激光焊接機焊接不銹鋼變形解決方法
日期：2024/10/11 18:22:05 作者：華馳激光 閱讀數(shù)：475激光技術(shù)在制造業(yè)中的應(yīng)用是各國研究的重點。隨著工業(yè)發(fā)展對高效，環(huán)保和自動化的需求，激光技術(shù)的應(yīng)用已迅速擴展到許多制造領(lǐng)域。在此基礎(chǔ)上，激光焊接工藝將成為激光應(yīng)用的重要方面之一。
激光焊接是激光加工技術(shù)應(yīng)用的重要組成部分，是21世紀(jì)最引人注目，最有前途的焊接技術(shù)。
早在上世紀(jì)末，歐美國家就已將激光焊接全面應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)。在加快激光焊接技術(shù)研發(fā)的同時，中國逐步建立了產(chǎn)學(xué)研結(jié)合的發(fā)展體系。個別領(lǐng)域也取得了重大突破。
隨著工業(yè)制造業(yè)的發(fā)展，高效，靈活，環(huán)保的加工技術(shù)將受到青睞。激光焊接采用高能束聚焦方式，可以實現(xiàn)焊接過程中難以實現(xiàn)的深度焊接，快速焊接等焊接工藝，特別是激光焊接設(shè)備靈活，實時在線檢測技術(shù)成熟，能夠?qū)崿F(xiàn)為了大規(guī)模生產(chǎn)自動化，大量激光焊接生產(chǎn)線已投入工業(yè)生產(chǎn)。
實踐證明，激光焊接廣泛應(yīng)用于加工行業(yè)?；旧?，可以使用傳統(tǒng)焊接技術(shù)領(lǐng)域，可以勝任激光焊接，焊接質(zhì)量更高，加工效率更快。
采用激光技術(shù)的焊接技術(shù)
激光焊接是利用激光的輻射能量實現(xiàn)有效焊接的過程。其工作原理是：以特定方式激發(fā)激光活性介質(zhì)(如CO2和其他氣體的混合物，YAG釔鋁石榴石晶體等)。腔中的往復(fù)振蕩形成受激輻射束。當(dāng)梁與工件接觸時，其能量被工件吸收，并且當(dāng)溫度達到材料的熔點時可以進行焊接。
1.激光焊接模式
激光焊接可分為導(dǎo)熱焊接和深熔焊接。前一種熱量通過熱傳導(dǎo)擴散到工件內(nèi)部，只有焊縫表面熔化。工件內(nèi)部未完全穿透，基本上不發(fā)生汽化，主要用于低速薄壁。材料的焊接;后者不僅完全穿透材料，而且蒸發(fā)材料以形成大量的等離子體。由于大的熱量，在熔池的前端發(fā)生鎖孔現(xiàn)象。
深穿透焊接可以徹底穿透工件。具有高輸入能量和快速焊接速度，是最廣泛使用的激光焊接模式。
2.激光焊接的焊縫形狀和微觀結(jié)構(gòu)
由于激光產(chǎn)生的光斑尺寸較小，焊縫周圍的熱影響區(qū)比普通焊接工藝小得多，激光焊接一般不需要填充金屬，因此焊縫表面是連續(xù)均勻的，外表很美。諸如孔隙和裂縫之類的表面缺陷非常適用于焊縫輪廓至關(guān)重要的應(yīng)用。盡管聚焦區(qū)域相對較小，但激光束的能量密度很大(通常為103至108W / cm2)。
在焊接過程中，金屬被非?？焖俚丶訜岷屠鋮s。熔池周圍的溫度梯度相對較大，因此接合強度通常高于基底金屬的接合強度。相反，關(guān)節(jié)可塑性相對較低。目前，雙焦點技術(shù)或復(fù)合焊接技術(shù)可以提高接頭質(zhì)量。
3.激光焊接的優(yōu)缺點
激光焊接如此受重視的原因在于其獨特的優(yōu)勢：
1.激光焊接可以實現(xiàn)高質(zhì)量的接頭強度和大的縱橫比，焊接速度更快。
2.由于激光焊接不需要真空環(huán)境，因此可以通過透鏡和光纖實現(xiàn)遠程控制和自動化生產(chǎn)。
3.激光具有較大的功率密度，對難以焊接的材料(如鈦，石英等)具有良好的焊接效果，可焊接不同性能的材料。
當(dāng)然，激光焊接也有缺點：
1.激光和焊接系統(tǒng)部件較貴，因此初期投資和維護成本高于傳統(tǒng)焊接工藝，經(jīng)濟效益差。
2.由于固體材料對激光的吸收率低，特別是在等離子體出現(xiàn)后(等離子體對激光具有吸收效應(yīng))，激光焊接的轉(zhuǎn)換效率通常較低(通常為5%至30%)。
3.由于激光焊接焦點小，工件接頭設(shè)備精度高，設(shè)備偏差小，加工誤差大。
隨著激光焊接的普及和激光器的商業(yè)化生產(chǎn)，激光設(shè)備的價格大幅下降。高功率激光器的發(fā)展以及新型復(fù)合焊接方法的開發(fā)和應(yīng)用也改善了激光焊接轉(zhuǎn)換效率的缺點。據(jù)信，在不久的將來，激光焊接將逐步取代傳統(tǒng)的焊接工藝(如電弧焊和電阻焊)。成為工業(yè)焊接的主要方式。作為一種新型材料，不銹鋼由于其耐腐蝕性和可成形性而被廣泛應(yīng)用于航空航天，汽車零部件等領(lǐng)域。激光焊接在不銹鋼中的應(yīng)用占有非常重要的地位，特別是在汽車工業(yè)中，車身全部通過焊接連接。但是，由于諸多因素，不銹鋼板焊接存在變形問題，控制難度大，不利于相關(guān)領(lǐng)域的可持續(xù)發(fā)展。因此，加強對不銹鋼板激光焊接變形的研究具有重要意義。
焊接變形的危害及影響焊接變形的主要因素
影響焊接變形的主要因素是焊接電流，脈沖寬度和頻率。隨著焊接電流的增加，焊縫寬度增大，飛濺現(xiàn)象逐漸發(fā)生，導(dǎo)致焊縫表面氧化變形，并伴有粗糙感;當(dāng)脈沖寬度達到一定水平時，脈沖寬度增加，使焊接接頭的強度增加。材料表面上的傳熱能量消耗也增加。蒸發(fā)導(dǎo)致液體濺出熔池，導(dǎo)致焊點的橫截面積小，從而影響接頭強度。焊接頻率對不銹鋼板焊接變形的影響與鋼板的厚度密切相關(guān)。對于0.5mm不銹鋼板，當(dāng)頻率達到2Hz時，焊接重疊率較高;當(dāng)頻率達到5Hz時，焊縫嚴(yán)重?zé)齻瑹嵊绊憛^(qū)域變寬，變形大?？梢钥闯觯訌姾附幼冃蔚挠行Э刂苿菰诒匦?。
3.有效對策避免激光焊接變形
為了減少激光焊接變形的問題，提高不銹鋼板的焊接質(zhì)量，我們可以從優(yōu)化焊接工藝參數(shù)入手。具體操作方法如下：
3.1積極引入正交試驗正交試驗主要是指通過正交表分析和排列多因素實驗的數(shù)理統(tǒng)計方法。它可以使用較少的試驗來獲得有效的結(jié)果并推斷******實施。同時，還可以進行深入分析，獲取更多相關(guān)信息，并為具體工作提供基礎(chǔ)。通常，選擇焊接電流，脈沖寬度和激光頻率作為要研究的關(guān)鍵對象。焊接變形被視為指標(biāo)，其被控制到最小值，并且遵循合理的原則，并且因子水平被控制在適當(dāng)?shù)姆秶鷥?nèi)。對于厚度為0.5 mm的不銹鋼板，電流可控制在80到96 I / A之間;頻率在2到5 f / Hz之間。
3.2正交表的選擇
在正常情況下，測試因子的數(shù)量應(yīng)與正交表中的級別數(shù)一致。因子的數(shù)量應(yīng)小于正交表中的列數(shù)。正交表的合理設(shè)計可以為后續(xù)的研究工作提供相應(yīng)的支持和幫助。
3.3測試結(jié)果范圍分析
根據(jù)厚度為0.5mm的不銹鋼板的試驗結(jié)果，各柱的極差不相等，證明每個元件的不同水平具有特殊的特性，且影響不一樣。激光焊接變形的影響是電流，脈沖寬度和頻率，綜合因素，激光******焊接工藝參數(shù)應(yīng)由電流85A控制，脈沖寬度7ms，頻率3Hz，控制焊接參數(shù)三個值可以保證最小厚度為0.5mm的不銹鋼板焊接變形。
對于不銹鋼板厚度為0.8 mm的不銹鋼板，當(dāng)變形最小化時，電流，脈沖寬度和頻率等參數(shù)應(yīng)分別控制在124 A，8 ms和4 Hz。焊縫的抗拉強度。厚度為1mm的不銹鋼板分別為160A，11MS和5Hz。在激光焊接過程中，焊接人員將參數(shù)控制在合理的范圍內(nèi)，既可以提高焊接質(zhì)量和效率，又可以避免鋼板變形，滿足生產(chǎn)要求。隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，焊接變形技術(shù)的控制也得到了發(fā)展，如有限元模擬在焊接變形控制等方面的應(yīng)用，通過焊接溫度和應(yīng)力避免焊接變形問題，提高了焊接變形技術(shù)。不銹鋼板的應(yīng)力平衡，避免鋼板焊接變形的同時，還可以提高焊接質(zhì)量，促進相關(guān)領(lǐng)域的健康發(fā)展。