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激光焊接的优点:可降低成本、无需焊后矫形、免去焊后清理、多路同时或分时焊接、功率密度高、生产效率高;缺点:存在缺陷、投资大、激光填丝焊工艺控制比较困难、对工件装配精度要求高、应用有限。
1、优点:
搭接边较传统点焊缩短,有利于车身轻量化及降成本。热量输入小,热影响区小,工件收缩和变形小,无需焊后矫形。焊缝强度高,焊接速度快,焊缝窄且表面状态好,免去焊后清理等工作。可通过光纤实现远距离、普通方法难以达到的部位,多路同时或分时焊接。
激光束的激光焦点光斑小,功率密度高,可焊接一些高熔点、高强度的合金材料。生产效率高,加工质量稳定可靠,经济效益和社会效益良好。
2、缺点:
焊道凝固较为快速,可能存在气孔及脆化的缺陷。由于飞溅大,穿透焊的焊缝相对于钎焊更粗糙,但是强度比普通点焊要强得多。与其他焊接方法相比较,激光器及其相关系统的成本较高,前期一次性投资较大。
激光填丝焊工艺控制比较困难。激光填丝焊属于熔焊,聚焦光斑分别照射到工件上和焊丝上。熔池较小,要使不断送进的焊丝均匀熔化,光丝的相对位置的准确控制非常重要。
激光焊接由于激光聚焦光斑尺寸小、焊缝窄,对工件装配精度要求高。焊件位置必须非常精确,要求光束在工件上的位置不能有显著偏移,务必在激光束的聚焦范围内。若工件装配精度或光束定位精度达不到要求,很容易造成焊接缺陷。
另外由于以上的缺点对汽车制造厂家的技术及经济实力提出了较高要求,制约了激光焊接技术在国内的广泛应用。目前它在我国汽车的白车身制造工业中的应用还比较有限。
激光焊接的注意事项:
1、在操作过程中,如果紧急情况下,如遇到漏水或激光器声音异常时,需要立即按下紧急停止按钮并快速切断电源。
2、必须在操作前打开激光焊接的外循环水开关,因激光器系统采用水冷却方式,激光电源采用风冷却方式,若冷却系统出现故障,严禁开机工作。
3、严禁在工作时触摸机器中的所有电路组件,激光焊接机工作时,电路处于高压和强电流状态,未经培训人员禁止操作机器。
4、严禁在激光器工作时直接使用眼睛扫描激光,以免眼睛受伤。禁止在激光工作时使用外部器材反射激光。
5、请勿随意拆卸机器中的任何部件,也不得在机器安全门打开时焊接,不得将激光头对准设备零部件。
6、请勿将易燃和易爆材料放置在激光光路或激光束可以照射到的地方,以免引起火灾和爆炸。
激光焊机针对模具和金属工件的磨损、划伤、针孔、裂纹、缺损变形、硬度降低、砂眼等缺陷进行沉积、封孔、补平等修复功能。
主要优点:
1.速度快、深度大、变形小。
2.能在室温或特殊条件下进行焊接,焊接设备装置简单。例如,激光通过电磁场,光束不会偏移;激光在真空、空气及某种气体环境中均能施焊,并能通过玻璃或对光束透明的材料进行焊接。
3.可焊接难熔材料如钛、石英等,并能对异性材料施焊,效果良好。
4.激光聚焦后,功率密度高,在高功率器件焊接时,深宽比可达5:1,最高可达10:1。
5.可进行微型焊接。激光束经聚焦后可获得很小的光斑,且能精确定位,可应用于大批量自动化生产的微、小型工件的组焊中。
6.可焊接难以接近的部位,施行非接触远距离焊接,具有很大的灵活性。尤其是近几年来,在YAG激光加工技术中采用了光纤传输技术,使激光焊接技术获得了更为广泛的推广和应用。
7.激光束易实现光束按时间与空间分光,能进行多光束同时加工及多工位加工,为更精密的焊接提供了条件
激光焊接在工业中的应用
(1)激光焊接在国外汽车工业中的应用
1)白车身激光焊接
汽车工业中的在线激光焊接大量用在白车身冲压零件的装配和连接上。主要应用包括车顶盖激光焊、行李箱盖激光钎焊及车架激光焊接。
另一项比较重要的车身激光焊接应用,是车身结构件(包括车门、车身侧围框架及立柱等)的激光焊接。采用激光焊的原因是可提高车身强度,并可解决一些部位难以实施常规电阻点焊的难题。
2)不等厚激光拼焊板
车身制造采用不等厚激光拼焊板可减轻车身重量、减少零件数量、提高安全可靠性及降低成本。
3)齿轮及传动部件焊接
20世纪80年代末,克莱斯勒公司的Kokomo分公司购进九台6kWCO2激光器,用于齿轮激光焊接,生产能力提高40%。90年代初,美国三大汽车公司投入40多台激光器用于传动部件焊接。奔驰公司经研究利用激光焊接代替电子束焊接,因为前者焊缝热影响区小。美国福特汽车公司用4。7kWCO2激光器焊接车轮钢圈,钢圈厚1mm,焊接速度为2。5m/min。该公司还采用带有视觉系统的激光焊接机,将六根轴与锻压出来的齿轮焊在一起,成为轿车自动变速器的齿轮架部件,生产率为200件/h。
(2)光纤激光焊在造船及海洋工程方面的应用
许多轮船都是先制造出许多独立的局部组件结构单元,再在水中的船台上一个个进行组装。采用激光焊技术制造海洋建筑物局部组件非常合适,因为它结合了焊接切割自动化技术与激光技术。与弧焊方法相比,采用该技术可以大大提高生产率。
造船中,采用光纤激光技术,可以无需进行焊接边缘预处理和焊前或焊后热处理就能将部件焊接在一起。与弧焊相比,激光焊的焊接接头窄,热影响区小,而且没有传统弧焊方法中出现的由于弧吹或电极磨损引起的焊接缺陷。所以,接头采用光纤激光焊,可以实现新的焊接结构设计,这在以前是不可能实焊接接头比弧焊焊接接头更加经济,质量更好。
(3)激光焊在飞机制造中的应用
激光束焊具有能量密度高,热影响区小,空间位置转换灵活,可在大气环境下焊接,焊接变形极小等优点。它主要应用于飞机大蒙皮的拼接以及蒙皮与长桁的焊接,以保证气动面的外形公差。另外在机身附件的装配中也大量使用了激光束焊接技术,如腹鳍和襟翼的翼盒,结构不再是应用内肋条骨架支撑结构和外加蒙皮完成,而是应用了先进的钣金成形技术后,采闲激光焊接技术在三维空间完成焊接拼合,不仅产品质量好,生产效率高,而且工艺再现性好,减重效果明显。
激光焊也多见于薄壁零件的制造中,如进气道、波纹管、输油管道、变截面导管和异型封闭件。这些零件的传统焊接方法多采用微弧等离子弧焊,或者是小电流钨极氩弧焊。随着钛合金材料的大量使用,即便采用了这些低线能量的焊接技术,仍然由于薄壁材料引起的焊接变形超出公差范围和焊接缺陷的无法修复等原因,导致传统焊接工艺面临淘汰的命运。激光束焊接配以局部保护措施,非常适合焊接薄壁钛合金壳体零件。
(4)复合激光焊的应用
复合激光焊技术结合了激光焊和传统气体保护焊(GMAW)两者的优点,激光焊能在较小的热输入量和小的焊接热影响区(HAZ)情况下获得较大的熔深;所附加的气保焊(GMAW)可以大大扩展接头根部间隙的大小,改善表面状态和杂质的允许量;提高根部间隙填充和成形质量以及加强对焊接冶金的控制。
(5)激光焊在医学上的应用
激光焊是用激光来加热,所以它可以穿透透明介质,能够焊到透明介质容器的里边去。这是其他焊接方法难以做到的。这种方法也被利用到医学里边,比方讲我们有些患者视网膜脱落,视网膜是在眼球的后面,视网膜脱落以后眼睛就会失明。利用激光的办法,透过眼球焊到眼球后面,把这个视网膜和眼球焊起来。这个已经是很成功的手术了;
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