對(duì)激光焊接技術(shù)的分析研究

王郡良

(渤海裝備遼河熱采機(jī)械公司, 遼寧 盤錦124209)

激光焊接技術(shù)同傳統(tǒng)的焊接技術(shù)相比更具發(fā)展性，但是與傳統(tǒng)的焊接技術(shù)相比，激光焊接技術(shù)的發(fā)展還存在著很多的局限性。首先，激光焊接技術(shù)的設(shè)備投資的數(shù)額相對(duì)于傳統(tǒng)的焊接技術(shù)設(shè)備是非常大的；其次，激光焊接技術(shù)對(duì)操作人員的技術(shù)水平要求是很高的，如果沒(méi)有相應(yīng)的技術(shù)水平是很難對(duì)激光焊接進(jìn)行操作的；這也使得激光焊接在我國(guó)的工業(yè)應(yīng)用還相當(dāng)有限的，但是，激光焊接技術(shù)還是具有其獨(dú)特的特點(diǎn)，它的生產(chǎn)效率是非常的高，而且它的自動(dòng)控制性能是很好的，這也增大了激光焊接技術(shù)在大規(guī)模生產(chǎn)使用的可能性。現(xiàn)在，激光焊接技術(shù)在汽車制造領(lǐng)域中的許多成功應(yīng)用已經(jīng)凸現(xiàn)出激光焊接不同于傳統(tǒng)焊接方法的特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)，這也就成為了許多大激光器械制造企業(yè)前進(jìn)的動(dòng)力，為他們的發(fā)展提供了一個(gè)很好的發(fā)展前景。

1 激光焊接的一般特點(diǎn)

激光焊接是一種利用光束作為能量來(lái)源的加工工藝，它同傳統(tǒng)的焊接技術(shù)和機(jī)械加工工藝相比較，具有很多的優(yōu)點(diǎn)：首先，激光的光束聚焦的點(diǎn)面積小，功率因此會(huì)非常的大，對(duì)一些密度高和熔點(diǎn)高的合金材料也可以輕易的焊接上；其次，激光焊接所使用的機(jī)器設(shè)備是無(wú)需接觸就可進(jìn)行焊接的，而且光束的功率大小也是可調(diào)的，這不但可以減輕工具的損耗也可以增加焊接的種類。再次，激光焊接可以通過(guò)計(jì)算機(jī)來(lái)操作，這就形成了它的高自動(dòng)化，而且它的焊接速度是很快的，這就使激光焊接的生產(chǎn)效率是高于其他焊接方式的，這也就可以為企業(yè)帶來(lái)更大的經(jīng)濟(jì)效益，進(jìn)而可以促進(jìn)國(guó)家的經(jīng)濟(jì)發(fā)展速度。最后，激光焊接對(duì)材料的表面影響非常的小，不會(huì)使材料產(chǎn)生變形的可能，而且材料在焊接后是無(wú)需后續(xù)工序處理就可以進(jìn)行使用的。并且，激光是一種可以透過(guò)玻璃進(jìn)行焊接的，它使得一些必須處于真空容器內(nèi)的工件以及處于復(fù)雜結(jié)構(gòu)內(nèi)部位置的工件可以順利得到焊接，這是因?yàn)榧す馐子趯?dǎo)向、聚焦，可實(shí)現(xiàn)各方向變換。

2 激光焊接工藝與方法

2.1 雙/多光束焊接

雙/多光束焊接的提出最初是為了獲得更穩(wěn)定的焊接過(guò)程和更好的焊縫成形質(zhì)量，它的作法是將兩臺(tái)或者是兩臺(tái)以上的激光器所發(fā)出的光束聚集在同一個(gè)加工的物件上，以增加輸出的功率。后來(lái)，隨著激光焊接技術(shù)應(yīng)用范圍的擴(kuò)大，為減小在厚板焊接，特別是鋁合金焊接時(shí)出現(xiàn)氣孔的可能，可以使用雙/多光束焊接，減少焊接缺陷的產(chǎn)生幾率。

2.2 激光－電弧復(fù)合焊

激光－電弧復(fù)合焊接是近年來(lái)激光焊接領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)之一。伴隨著工業(yè)生產(chǎn)的不斷發(fā)展，激光焊接的質(zhì)量要求也在不斷的升高，激光焊接對(duì)要焊接的工件的加工裝配程度要求是很高的，如果沒(méi)有達(dá)到焊接的要求就極易產(chǎn)生不能焊接的狀況。此外，激光焊接作為一種以自熔性焊接為主的焊接方法，一般不采用填充金屬，因此在焊接一些高性能材料時(shí)對(duì)焊縫的成分和組織控制困難。而激光－電弧復(fù)合焊接不僅具有激光焊接的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)也具有電弧焊接的優(yōu)點(diǎn)，它的主要優(yōu)勢(shì)是間隙敏感性低和焊接適應(yīng)性好，是一種優(yōu)質(zhì)高效焊接方法。

激光焊接和電弧結(jié)合在一起可以起到優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)的作用，電弧可是稀釋等離子體，減少其對(duì)激光光束的屏蔽作用，這樣對(duì)于一些等離子體的焊接就可以通過(guò)激光-電弧復(fù)合焊來(lái)實(shí)現(xiàn)，同時(shí)激光焊接可以增加焊接過(guò)程的穩(wěn)定性。利用電弧焊接可以改善焊縫成分和性能，對(duì)焊接特種材料或異種材料有重要意義。激光與電弧復(fù)合焊的方法包括兩種，即旁軸復(fù)合焊和同軸復(fù)合焊。旁軸激光-電弧復(fù)合焊接方法是十分的簡(jiǎn)單就可以實(shí)現(xiàn)的，但是其有一個(gè)最大缺點(diǎn)就是熱源是極其不對(duì)稱的，因此焊接的質(zhì)量是無(wú)法保證的，受焊接方向的影響它很難用于曲線或三維焊接。而激光和電弧同軸的焊接方法則可以形成一種同軸對(duì)稱的復(fù)合熱源，大大提高焊接過(guò)程穩(wěn)定性，并可方便地實(shí)現(xiàn)二維和三維焊接。

3 激光焊接過(guò)程監(jiān)測(cè)與質(zhì)量控制

3.1 激光焊接過(guò)程監(jiān)測(cè)

利用各種傳感器對(duì)激光焊接過(guò)程中產(chǎn)生的等離子體進(jìn)行檢測(cè)是最常使用的方法。根據(jù)檢測(cè)信號(hào)的不同，激光焊接質(zhì)量檢測(cè)主要包括以下幾種方式：首先是光信號(hào)檢測(cè)，我們要檢測(cè)的對(duì)象是激光焊接中的等離子體的光輻射和熔池輻射。從檢測(cè)裝置的安裝來(lái)看，主要包括與激光束同軸的直視檢測(cè)、側(cè)面檢測(cè)和背面檢測(cè)。其次是聲音信號(hào)檢測(cè)，我們要檢測(cè)的對(duì)象是焊接過(guò)程中的等離子體所發(fā)出的聲音的震動(dòng)，以震動(dòng)的幅度來(lái)判斷焊接的質(zhì)量問(wèn)題。再次是等離子體的電荷信號(hào)檢測(cè)，我們要檢測(cè)的對(duì)象是焊接噴嘴和工件表面等離子體的電荷。

在激光焊接的過(guò)程中我們要進(jìn)行過(guò)程的檢測(cè)和質(zhì)量的控制，還可以使用光電傳感器檢測(cè)激光焊接過(guò)程中等離子體光輻射的變化強(qiáng)度。通過(guò)相關(guān)專家的研究成果表明，利用光電傳感器不僅可以自動(dòng)檢測(cè)出焊接過(guò)程中因激光功率、焊接速度、焦點(diǎn)位置所行的成形質(zhì)量的變化，而且在一定工藝條件下還可以檢測(cè)焊縫內(nèi)部質(zhì)量。

3.2 激光焊接過(guò)程控制

激光焊接過(guò)程控制的主要內(nèi)容就是對(duì)焊接工藝參數(shù)的控制。在激光焊接時(shí)，光束焦點(diǎn)位置是影響激光深熔焊質(zhì)量的關(guān)鍵而又最難監(jiān)測(cè)和控制的工藝參數(shù)之一。在一定激光功率和焊接速度下，只有焦點(diǎn)處于最佳焦點(diǎn)位置范圍時(shí)，才可獲得良好的焊縫成形。如何迅速確定激光焦點(diǎn)位置并將其控制在合適的范圍，一直是激光焊接迫切要求解決而又難度很大的課題。

科技的發(fā)展水平一直都是推動(dòng)經(jīng)濟(jì)建設(shè)不斷進(jìn)步的動(dòng)力，在我們?nèi)粘５纳钪校覀兠繒r(shí)每刻都在使用著各種科技產(chǎn)品，這些科技產(chǎn)品的出現(xiàn)都是伴隨著各種工業(yè)工藝的不斷進(jìn)步而產(chǎn)生的，工藝的不斷進(jìn)步是要伴隨著科技的創(chuàng)新。在經(jīng)濟(jì)不斷發(fā)展的今天，工業(yè)企業(yè)要想不斷的發(fā)展和壯大，就要進(jìn)行新的生產(chǎn)技術(shù)的研究來(lái)實(shí)現(xiàn)。在以前的工業(yè)作業(yè)中，我們通常是使用傳統(tǒng)的焊接的技術(shù)對(duì)零件進(jìn)行組裝的，組裝的方式通常是鉚接和焊接，但是在近年來(lái)，漸漸在工業(yè)生產(chǎn)上出現(xiàn)了激光焊接的這種新的焊接方式。激光焊接技術(shù)的不斷發(fā)展促進(jìn)了很多產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，同時(shí)也為激光焊接機(jī)器的生產(chǎn)企業(yè)帶來(lái)了巨大的經(jīng)濟(jì)利益，不斷發(fā)展的激光焊接技術(shù)，企業(yè)就可以不斷增加社會(huì)產(chǎn)品的豐富性，使人們的生活水平得到更大的滿足的同時(shí)，也可使他們的經(jīng)濟(jì)效益得到更好的發(fā)展。

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