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激光焊機的機械原理和機械使用

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激光焊機的機械原理和機械使用

發布日期:2019-04-22 作者: 點擊:

  機械原理

  振鏡掃描激光焊接機

  振鏡掃描激光焊接機

  激光焊機的冷水機的原理在激光(鐳射)系統中的激光發生源、光束控制器和電控櫃都可能需要額外冷卻。對凍水溫度要求通常在15-22℃之間,對凍水精度要求通常為±1K 或±2K。部分設備可能要求±0.5K, 另外部分設備對凍水電導率,耐腐蝕等有一定的要求。激光系統中通常在啟動時對水溫有一定要求,這樣就需要在水回路中增加電加熱。在部分系統中的光束控制器會要求獨立冷卻回路。對于激光系統中的特殊應用,都能專門設計工業冷水機以滿足不同的要求。


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  深熔焊過程産生的金屬蒸氣和保護氣體,在激光作用下發生電離,從而在小孔内部和上方形成等離子體。等離子體對激光有吸收、折射和散射作用,因此一般來說熔池上方的等離子體會削弱到達工件的激光能量。并影響光束的聚焦效果、對焊接不利。通常可輔加側吹氣驅除或削弱等離子體。小孔的形成和等離子體效應,使焊接過程中伴随着具有特征的聲、光和電荷産生,研究它們與焊接規範及焊縫質量之間的關系,和利用這些特征信号對激光焊接過程及質量進行監控,具有十分重要的理論意義和實用價值。

  由于經聚焦後的激光束光斑小(0.1~0.3mm),功率密度高,比電弧焊(5×102~104W/cm2)高幾個數量級,因而激光焊接具有傳統焊接方法無法比拟的顯著優點:加熱範圍小,焊縫和熱影響區窄,接頭性能優良;殘餘應力和焊接變形小,可以實現高精度焊接;可對高熔點、高熱導率,熱敏感材料及非金屬進行焊接;焊接速度快,生産率高;具有高度柔性,易于實現自動化。

  激光焊機焊接技術是一種高新技術,由于其獨有的特點,特别适合在傳感器密封焊中使用,國外許多生産傳感器的廠家均利用激光焊接工藝生産傳感器,而國内采用此工藝的廠家不多,主要是一些生産軍用傳感器産品的廠家和部分科研機構在采用此種工藝,且采用國外激光焊接機的較多。國内激光焊接機在性能上已和國外産品相差不遠,完全可以勝任國内生産傳感器的工藝要求,但價格是國外同類産品的1/3-1/5。

  機械使用

  激光焊機焊接有兩種基本模式:熱導焊和深熔焊,前者所用激光功率密度較低(105~106W/cm2),工件吸收激光後,僅達到表面熔化,然後依靠熱傳導向工件内部傳遞熱量形成熔池。這種焊接模式熔深淺,深寬比較小。後者激光動車密度高(106~107W/cm2),工件吸收激光後迅速熔化乃至氣化,熔化的金屬在蒸汽壓力作用下形成小孔激光束可直照孔底,使小孔不斷延伸,直至小孔内的蒸氣壓力與液體金屬的表面張力和重力平衡為止。小孔随着激光束沿焊接方向移動時,小孔前方熔化的金屬繞過小孔流向後方,凝固後形成焊縫。這種焊接模式熔深大,深寬比也大。在機械制造領域,除了那些微薄零件之外,一般應選用深館焊。

  激光焊機的結構模式一般分為封閉式和開放式,這兩種結構各有優缺點。封閉式是設計成一個可開合的封閉箱的結構,激光工作的時候都必須在箱中進行,封閉式的焊機設有焊煙吸附過濾系統,因此,在焊接過程中的剩餘輻射能量和金屬焊煙都能屏蔽掉,很大限度地保護操作者的健康;但由于封閉式的焊機的所有操作都必須在一個封閉工作箱中進行,而且結構固定,這樣就限制了工件的大小,因此,這種焊機不适合進行大型模具的修複焊接。

  考慮到焊接時剩餘的輻射激光能量小,焊煙在通風效果好的地方對人傷害較少,因此也出現開放式的激光焊機。但開放式的機構也存在很多的結構方式,而且其實用性也差别較大。按照同普的多年經驗,模具修補用的焊機都要求必須體積輕巧多變,能輕易地移動,适合不同模具修補的需要。國内一般的激光焊接機器體積龐大笨重,激光總成一般做成固定式,難以移動,不适合對大型的難以移動的模具進行修補工作。

  激光焊點表面存在金屬堆積,焊點中心則呈現不同程度的下塌,這主要是由于金屬來不及回填産生的。當激光功率達到一定值時,熔池中的液态金屬急劇蒸發形成匙孔,并産生一個反沖力,把液态金屬推向熔池的邊緣,堆積在焊點周圍。當激光停止作用時,金屬不再蒸發,反沖力消失,堆積的金屬在重力的作用下重填匙孔,同時液态金屬冷卻凝固。如果金屬在沒有完全回填匙孔的情況下凝固,就會在焊點表面形成下塌。


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