淺(qian)析(xi)激光焊接(jie)機技術未(wei)來發展方向

 
激光(guang)焊接機技術(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)是一門綜(zong)(zong)合技術(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)，包含激光(guang)技術(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)、焊接技術(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)、自(zi)動化(hua)技術(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)、材(cai)料技術(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)、機械制(zhi)造技術(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)及產品設計為(wei)一體(ti)(ti)的綜(zong)(zong)合技術(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)，Z終既體(ti)(ti)現為(wei)成套專用設備(bei)，又體(ti)(ti)現為(wei)與(yu)之配套的工藝(yi)。作(zuo)為(wei)先進制(zhi)造技術(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)的重(zhong)要組成部分，激光(guang)焊接技術(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)在(zai)未來航空(kong)制(zhi)造業(ye)有著廣闊的應(ying)用前(qian)景(jing)。接下來由武漢鴻鐳激光(guang)為(wei)您(nin)介紹激光(guang)焊接機技術(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)未來發展方向。

激光(guang)焊接機技術發(fa)展方(fang)向一(yi)：填充(chong)焊絲激光(guang)焊

激(ji)光焊(han)接通(tong)常不(bu)填(tian)充焊(han)絲(si)，但對焊(han)件(jian)裝配間(jian)隙要求很高，焊(han)件(jian)間(jian)間(jian)隙必須小于一定(ding)范圍內，由(you)于實際生產中(zhong)很難保證，因(yin)此(ci)縮小了激(ji)光焊(han)接的應用范圍。采(cai)用填(tian)絲(si)激(ji)光焊(han)，可大大降低對裝配間(jian)隙的要求。例如板(ban)厚2mm的鋁合金板(ban)，如不(bu)采(cai)用填(tian)充焊(han)絲(si)，板(ban)材間(jian)隙必須為零才(cai)能(neng)獲得良好的成(cheng)形，如采(cai)用φ1.6mm的焊(han)絲(si)做為填(tian)充金屬(shu)，即使間(jian)隙增(zeng)至1.0mm，也可保證焊(han)縫良好的成(cheng)形。此(ci)外，填(tian)充焊(han)絲(si)還可以調整化學成(cheng)分(fen)或進行厚板(ban)多層焊(han)。

激(ji)光焊(han)接機技術(shu)發展方(fang)向二：光束旋轉激(ji)光焊(han)

使激光束(shu)旋(xuan)轉進行焊接的(de)方(fang)法，也可大(da)大(da)降低(di)焊件裝配以及光束(shu)對(dui)(dui)中(zhong)(zhong)的(de)要求。例如(ru)在2mm厚(hou)高(gao)強(qiang)合金鋼板(ban)對(dui)(dui)接時(shi)，容(rong)許對(dui)(dui)縫裝配間(jian)隙從(cong)(cong)0.14mm增(zeng)大(da)到(dao)(dao)0.25mm;而對(dui)(dui)4mm厚(hou)的(de)板(ban)，則從(cong)(cong)0.23mm增(zeng)大(da)到(dao)(dao)0.30mm。光束(shu)中(zhong)(zhong)心(xin)與焊縫中(zhong)(zhong)心(xin)的(de)對(dui)(dui)準允許誤差從(cong)(cong)0.25mm增(zeng)加至0.5mm。

激光焊接(jie)機(ji)技術發展方向三：激光焊接(jie)質量在線檢測與控制

利(li)用(yong)等離子(zi)體(ti)的(de)(de)光、聲、電(dian)荷信號(hao)對激光焊接(jie)過程(cheng)進行(xing)檢測(ce)，近年來已成為國內外(wai)研(yan)究(jiu)的(de)(de)熱(re)點，少(shao)數研(yan)究(jiu)成果已達到(dao)了閉環控(kong)制(zhi)的(de)(de)程(cheng)度(du)。激光焊接(jie)質量檢測(ce)和控(kong)制(zhi)系(xi)統所用(yong)傳感器(qi)及其功能(neng)簡單介(jie)紹(shao)如下(xia)：

(1)等離子體監測(ce)傳(chuan)感器

等(deng)離子(zi)體(ti)光學傳感器(PS)：它的作(zuo)用是(shi)采集等(deng)離子(zi)體(ti)的特征光一紫外(wai)光信(xin)號。

2)等離子體電荷傳感器(PCS)：利用噴嘴做探針檢測由(you)于等離子體帶電粒子(正離子、電子)的不(bu)均勻擴(kuo)散(san)而在噴嘴和(he)工件之間形成(cheng)的電位差。

(2)系統功能(neng)

識別激光(guang)焊(han)接過(guo)程屬于(yu)何種(zhong)方式(shi)。穩定(ding)深熔焊(han)過(guo)程，有等(deng)離(li)子體，PS、PCS信號均很強;穩定(ding)熱導焊(han)過(guo)程，不(bu)產生等(deng)離(li)子體，PS、PCS信號幾乎(hu)等(deng)于(yu)零(ling);模式(shi)不(bu)穩定(ding)焊(han)過(guo)程，等(deng)離(li)子體間斷性地(di)產生和消失(shi)，相應地(di)PS、PCS信號間斷性地(di)上升和下降。

診斷(duan)傳輸(shu)到(dao)焊(han)(han)接區(qu)的激(ji)光(guang)功(gong)率(lv)是(shi)否正常(chang)、當其他參數一(yi)定(ding)時，PS和(he)PCS信(xin)號的強(qiang)弱與入射到(dao)焊(han)(han)接區(qu)的功(gong)率(lv)大小有對(dui)應關系(xi)。因(yin)此(ci)，監視PS和(he)PCS信(xin)號就可(ke)以知道導光(guang)系(xi)統是(shi)否正常(chang)，焊(han)(han)接區(qu)的功(gong)率(lv)是(shi)否發生了(le)波動。

噴(pen)嘴(zui)(zui)高度自(zi)動跟(gen)(gen)蹤(zong)。PCS信號隨(sui)噴(pen)嘴(zui)(zui)-工(gong)件距離(li)的增加而減(jian)小。利用這一(yi)規律進行閉環控制可以保證噴(pen)嘴(zui)(zui)-工(gong)件距離(li)不變，實(shi)現高度方向的自(zi)動跟(gen)(gen)蹤(zong)。

焦(jiao)點(dian)位(wei)置(zhi)自(zi)動尋(xun)優和閉(bi)環(huan)控(kong)制。在深(shen)(shen)熔焊范圍內，光束焦(jiao)點(dian)位(wei)置(zhi)發生(sheng)波(bo)動時，PS接收到的等離子體(ti)光信(xin)號亦(yi)隨之變化(hua)，以(yi)Z佳(jia)焦(jiao)點(dian)位(wei)置(zhi)處(此時小(xiao)孔Z深(shen)(shen))PS信(xin)號Z小(xiao)。依據所發現的這個規(gui)律，可以(yi)實(shi)現焦(jiao)點(dian)位(wei)置(zhi)自(zi)動尋(xun)優與閉(bi)環(huan)控(kong)制，使焦(jiao)點(dian)位(wei)置(zhi)波(bo)動小(xiao)于0.2mm，熔深(shen)(shen)波(bo)動小(xiao)于0.05mm。

激光焊(han)接機技術發展總(zong)結(jie)

人們(men)在(zai)廣泛應用(yong)激(ji)(ji)光(guang)(guang)焊(han)接技術(shu)的(de)(de)同時，亦不(bu)斷對(dui)其進行(xing)深入的(de)(de)研究，針對(dui)其存在(zai)的(de)(de)缺點，利用(yong)其他(ta)熱源(yuan)(yuan)的(de)(de)加熱性能(neng)(neng)來(lai)改善(shan)激(ji)(ji)光(guang)(guang)對(dui)工件的(de)(de)加熱，在(zai)保持激(ji)(ji)光(guang)(guang)加熱優點的(de)(de)基礎(chu)上(shang)，從而把(ba)激(ji)(ji)光(guang)(guang)與(yu)(yu)其他(ta)熱源(yuan)(yuan)一起進行(xing)復合熱源(yuan)(yuan)焊(han)接，主要(yao)(yao)有激(ji)(ji)光(guang)(guang)與(yu)(yu)電(dian)弧、激(ji)(ji)光(guang)(guang)與(yu)(yu)等離子弧、激(ji)(ji)光(guang)(guang)與(yu)(yu)感應熱源(yuan)(yuan)復合焊(han)接以及雙(shuang)激(ji)(ji)光(guang)(guang)束焊(han)接等。復合焊(han)接可(ke)增加焊(han)接熔深，改善(shan)接頭性能(neng)(neng)，降低(di)設備成本，提高焊(han)接速度與(yu)(yu)生產率(lv)(lv)。總之，激(ji)(ji)光(guang)(guang)焊(han)接生產效率(lv)(lv)高，加工質量穩定可(ke)靠，經(jing)濟效益(yi)和(he)社會效益(yi)良(liang)好。在(zai)新(xin)(xin)設備、新(xin)(xin)材料、新(xin)(xin)技術(shu)和(he)新(xin)(xin)工藝層出不(bu)窮(qiong)、不(bu)斷更(geng)新(xin)(xin)的(de)(de)時代，生產者不(bu)僅要(yao)(yao)了解激(ji)(ji)光(guang)(guang)焊(han)接的(de)(de)特性、優點和(he)要(yao)(yao)求，還應認識(shi)到此領域的(de)(de)諸多創新(xin)(xin)和(he)未來(lai)趨勢(shi)，只有這(zhe)樣(yang)才(cai)(cai)能(neng)(neng)把(ba)握(wo)技術(shu)流行(xing)趨勢(shi)，才(cai)(cai)能(neng)(neng)時刻(ke)走在(zai)時代的(de)(de)前(qian)沿。