淺析激光焊(han)接機技術未(wei)來發展方向(xiang)

 
激光(guang)焊接機技(ji)(ji)(ji)術(shu)(shu)是一(yi)門(men)綜合技(ji)(ji)(ji)術(shu)(shu)，包含激光(guang)技(ji)(ji)(ji)術(shu)(shu)、焊接技(ji)(ji)(ji)術(shu)(shu)、自動(dong)化技(ji)(ji)(ji)術(shu)(shu)、材料技(ji)(ji)(ji)術(shu)(shu)、機械(xie)制造技(ji)(ji)(ji)術(shu)(shu)及產(chan)品(pin)設計為(wei)(wei)一(yi)體(ti)的綜合技(ji)(ji)(ji)術(shu)(shu)，Z終既(ji)體(ti)現(xian)為(wei)(wei)成套專(zhuan)用設備，又體(ti)現(xian)為(wei)(wei)與之配套的工藝。作為(wei)(wei)先進制造技(ji)(ji)(ji)術(shu)(shu)的重要(yao)組成部分(fen)，激光(guang)焊接技(ji)(ji)(ji)術(shu)(shu)在未來(lai)航空制造業有著廣(guang)闊的應用前景。接下(xia)來(lai)由武漢鴻鐳激光(guang)為(wei)(wei)您介紹(shao)激光(guang)焊接機技(ji)(ji)(ji)術(shu)(shu)未來(lai)發(fa)展方向(xiang)。

激光(guang)焊接機技術(shu)發展(zhan)方向一(yi)：填充焊絲激光(guang)焊

激(ji)光焊(han)(han)接(jie)通常(chang)不填(tian)(tian)充(chong)焊(han)(han)絲，但對焊(han)(han)件(jian)(jian)裝配間(jian)隙(xi)要(yao)求很(hen)高，焊(han)(han)件(jian)(jian)間(jian)間(jian)隙(xi)必須小(xiao)于一定范圍內(nei)，由于實際生產中很(hen)難保證，因此縮(suo)小(xiao)了激(ji)光焊(han)(han)接(jie)的(de)應用范圍。采用填(tian)(tian)絲激(ji)光焊(han)(han)，可大大降低對裝配間(jian)隙(xi)的(de)要(yao)求。例如(ru)板(ban)厚(hou)(hou)2mm的(de)鋁合金板(ban)，如(ru)不采用填(tian)(tian)充(chong)焊(han)(han)絲，板(ban)材(cai)間(jian)隙(xi)必須為零才(cai)能獲得良好的(de)成(cheng)(cheng)形，如(ru)采用φ1.6mm的(de)焊(han)(han)絲做(zuo)為填(tian)(tian)充(chong)金屬(shu)，即使間(jian)隙(xi)增至1.0mm，也(ye)可保證焊(han)(han)縫良好的(de)成(cheng)(cheng)形。此外，填(tian)(tian)充(chong)焊(han)(han)絲還可以調整化學(xue)成(cheng)(cheng)分或進(jin)行厚(hou)(hou)板(ban)多層焊(han)(han)。

激光(guang)焊接機技術發(fa)展方向二：光(guang)束旋轉激光(guang)焊

使激光束(shu)旋(xuan)轉進行(xing)焊接的(de)方(fang)法，也(ye)可大大降低焊件裝(zhuang)(zhuang)配以及光束(shu)對中的(de)要求。例如在2mm厚高強合金鋼板(ban)(ban)對接時，容許對縫裝(zhuang)(zhuang)配間隙從(cong)0.14mm增大到0.25mm;而對4mm厚的(de)板(ban)(ban)，則從(cong)0.23mm增大到0.30mm。光束(shu)中心(xin)與焊縫中心(xin)的(de)對準(zhun)允許誤差從(cong)0.25mm增加至0.5mm。

激光焊(han)接機技術發展(zhan)方(fang)向(xiang)三(san)：激光焊(han)接質(zhi)量在線(xian)檢測(ce)與(yu)控(kong)制

利用(yong)等(deng)離子(zi)體的(de)光(guang)、聲、電荷(he)信(xin)號對激光(guang)焊(han)接過程進行檢(jian)測，近年來(lai)已(yi)成(cheng)為國內外研(yan)究(jiu)的(de)熱點，少數研(yan)究(jiu)成(cheng)果已(yi)達到了(le)閉環控(kong)制的(de)程度。激光(guang)焊(han)接質量檢(jian)測和控(kong)制系統所用(yong)傳感器(qi)及其功能簡單介(jie)紹如下(xia)：

(1)等離子體(ti)監測傳感器

等離子體光學傳感器(PS)：它(ta)的(de)作(zuo)用是采(cai)集等離子體的(de)特征(zheng)光一紫外光信號。

2)等離子體電(dian)(dian)荷傳(chuan)感(gan)器(PCS)：利用噴嘴做探(tan)針檢測由于(yu)等離子體帶電(dian)(dian)粒子(正離子、電(dian)(dian)子)的不均(jun)勻擴(kuo)散而在噴嘴和工件之間形成的電(dian)(dian)位差。

(2)系統功能

識別激光焊接過(guo)程(cheng)(cheng)屬于(yu)何(he)種方式。穩定深熔焊過(guo)程(cheng)(cheng)，有等(deng)(deng)離子(zi)體(ti)(ti)，PS、PCS信(xin)號均很強(qiang);穩定熱導焊過(guo)程(cheng)(cheng)，不產生等(deng)(deng)離子(zi)體(ti)(ti)，PS、PCS信(xin)號幾乎等(deng)(deng)于(yu)零;模式不穩定焊過(guo)程(cheng)(cheng)，等(deng)(deng)離子(zi)體(ti)(ti)間斷(duan)性地(di)產生和(he)消失，相(xiang)應(ying)地(di)PS、PCS信(xin)號間斷(duan)性地(di)上升和(he)下(xia)降。

診(zhen)斷傳輸到焊接區(qu)的激光功(gong)率(lv)是否正常(chang)、當其他參(can)數一定時，PS和(he)PCS信(xin)號(hao)的強弱與入射到焊接區(qu)的功(gong)率(lv)大(da)小(xiao)有(you)對應關系。因此(ci)，監視PS和(he)PCS信(xin)號(hao)就可以知道導光系統是否正常(chang)，焊接區(qu)的功(gong)率(lv)是否發生了波動(dong)。

噴(pen)嘴(zui)高(gao)度自(zi)動跟蹤。PCS信號隨(sui)噴(pen)嘴(zui)-工件距離的增加(jia)而減小(xiao)。利用這(zhe)一規律進行閉環(huan)控制可(ke)以保證噴(pen)嘴(zui)-工件距離不變，實(shi)現高(gao)度方向的自(zi)動跟蹤。

焦點位(wei)置(zhi)自(zi)動(dong)(dong)尋優(you)和閉(bi)環(huan)控(kong)(kong)制。在深(shen)熔焊范圍內(nei)，光(guang)束(shu)焦點位(wei)置(zhi)發(fa)生波動(dong)(dong)時，PS接收(shou)到的等離子體光(guang)信號亦(yi)隨之變化，以(yi)Z佳焦點位(wei)置(zhi)處(此時小(xiao)孔Z深(shen))PS信號Z小(xiao)。依據(ju)所發(fa)現的這(zhe)個規律(lv)，可以(yi)實現焦點位(wei)置(zhi)自(zi)動(dong)(dong)尋優(you)與閉(bi)環(huan)控(kong)(kong)制，使焦點位(wei)置(zhi)波動(dong)(dong)小(xiao)于0.2mm，熔深(shen)波動(dong)(dong)小(xiao)于0.05mm。

激光焊(han)接機技(ji)術發展總結

人們在(zai)廣泛(fan)應用激(ji)(ji)(ji)光(guang)焊(han)(han)接(jie)(jie)(jie)技術的(de)(de)(de)同(tong)時(shi)，亦(yi)不斷對其進(jin)行(xing)(xing)深入的(de)(de)(de)研究，針對其存在(zai)的(de)(de)(de)缺點，利用其他(ta)熱(re)(re)源的(de)(de)(de)加(jia)熱(re)(re)性(xing)(xing)能(neng)(neng)來改善(shan)激(ji)(ji)(ji)光(guang)對工件(jian)的(de)(de)(de)加(jia)熱(re)(re)，在(zai)保(bao)持激(ji)(ji)(ji)光(guang)加(jia)熱(re)(re)優(you)點的(de)(de)(de)基(ji)礎上，從而把激(ji)(ji)(ji)光(guang)與其他(ta)熱(re)(re)源一起進(jin)行(xing)(xing)復合熱(re)(re)源焊(han)(han)接(jie)(jie)(jie)，主(zhu)要有激(ji)(ji)(ji)光(guang)與電弧、激(ji)(ji)(ji)光(guang)與等離子弧、激(ji)(ji)(ji)光(guang)與感應熱(re)(re)源復合焊(han)(han)接(jie)(jie)(jie)以及(ji)雙激(ji)(ji)(ji)光(guang)束(shu)焊(han)(han)接(jie)(jie)(jie)等。復合焊(han)(han)接(jie)(jie)(jie)可增加(jia)焊(han)(han)接(jie)(jie)(jie)熔(rong)深，改善(shan)接(jie)(jie)(jie)頭性(xing)(xing)能(neng)(neng)，降低設備成本，提高(gao)焊(han)(han)接(jie)(jie)(jie)速度與生產(chan)率(lv)。總之，激(ji)(ji)(ji)光(guang)焊(han)(han)接(jie)(jie)(jie)生產(chan)效(xiao)率(lv)高(gao)，加(jia)工質量(liang)穩定可靠(kao)，經濟效(xiao)益和(he)(he)社會(hui)效(xiao)益良(liang)好。在(zai)新設備、新材料、新技術和(he)(he)新工藝層出不窮、不斷更新的(de)(de)(de)時(shi)代，生產(chan)者不僅要了解激(ji)(ji)(ji)光(guang)焊(han)(han)接(jie)(jie)(jie)的(de)(de)(de)特性(xing)(xing)、優(you)點和(he)(he)要求，還應認識到此領(ling)域(yu)的(de)(de)(de)諸多創新和(he)(he)未(wei)來趨(qu)勢，只(zhi)有這樣才(cai)(cai)能(neng)(neng)把握技術流行(xing)(xing)趨(qu)勢，才(cai)(cai)能(neng)(neng)時(shi)刻走在(zai)時(shi)代的(de)(de)(de)前沿(yan)。