不銹鋼激光焊接中自動(dòng)控制技術(shù)應(yīng)用研究

周成林 司松海

摘 要 隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，我國(guó)的自動(dòng)控制技術(shù)有了很大進(jìn)展，并在激光焊接中得到了廣泛的應(yīng)用。通過(guò)激光焊接來(lái)加快焊接的速度，是自動(dòng)控制技術(shù)的一項(xiàng)重要工作形式。這樣不僅具有加熱速度快，焊縫比較深，工藝比較牢靠的特點(diǎn)，同時(shí)還可以保證其局部加熱的高水平，同時(shí)可以保證受熱變形的區(qū)域小，對(duì)焊接的效果起到了至關(guān)重要的維護(hù)作用。

關(guān)鍵詞 自動(dòng)控制;焊接;不銹鋼;激光技術(shù);改進(jìn)應(yīng)用

引言

激光焊接是焊接加工技術(shù)的重要方面之一。焊接過(guò)程屬熱傳導(dǎo)型，即激光輻射加熱工件表面，表面熱量通過(guò)熱傳導(dǎo)向內(nèi)部擴(kuò)散，使工件受熱熔化，待冷卻后形成特定的焊縫。激光焊接具有焊接速度快，焊縫深，工藝穩(wěn)定的特點(diǎn)。此外，激光具有加熱局部小范圍的特點(diǎn)，受熱變形的區(qū)域小，因而焊縫美觀，焊接后的產(chǎn)品無(wú)須特殊處理，這一優(yōu)勢(shì)使得激光焊接在不銹鋼焊接應(yīng)用中占有一席之地，經(jīng)激光焊接的不銹鋼產(chǎn)品外觀良好，強(qiáng)度可靠。

1不銹鋼激光焊接的基本原理

在進(jìn)行激光焊接的時(shí)候，相關(guān)的工作人員通常會(huì)應(yīng)用CO2激光器以及 YAG 激光器。激光焊接的方式包括兩種類(lèi)別，依據(jù)激光輸出功率的密度大小，可以劃分成激光傳導(dǎo)焊接以及激光深熔焊兩種類(lèi)型。YAG 激光器擁有比較高的平均功率，所以在激光焊機(jī)期間運(yùn)用得十分廣泛。激光焊接以及電子束焊接最為突出的區(qū)分體現(xiàn)在激光輻射無(wú)法生成穿孔焊接。在進(jìn)行熱焊接時(shí)，激光功率密度小于每平方厘米一百千瓦，工件表面的金屬在少量的熱量下不能瞬間熔化甚至蒸發(fā)，因此熱能只能傳遞到金屬內(nèi)部。通過(guò)熱傳導(dǎo)。當(dāng)深熔焊的激光功率密度超過(guò)每平方厘米一百千瓦時(shí)，金屬會(huì)因高溫而直接熔化形成焊縫[1]。

2常不銹鋼激光焊接中的關(guān)鍵工藝參數(shù)

2.1 激光功率對(duì)焊縫深度的影響

試驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，激光功率密度是與焊縫深度相關(guān)的，當(dāng)功率密度過(guò)小時(shí)，不銹鋼熔化程度不足，不能形成焊縫;而當(dāng)功率密度過(guò)大時(shí)，熔池蒸發(fā)過(guò)度，造成焊縫缺陷。然而，在實(shí)際應(yīng)用中，激光功率密度是很難進(jìn)行測(cè)控的，本文假定激光的光斑直徑是一定的（可以通過(guò)機(jī)械機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)光斑直徑的穩(wěn)定），從而簡(jiǎn)化成為分析激光功率大小對(duì)焊縫深度的影響，這一假定的另一個(gè)意義在于，激光功率的大小可通過(guò)施加在激光器上的電流大小來(lái)調(diào)節(jié)，易于量化地控制參數(shù)。

2.2 焊接速度相對(duì)較快

焊接技術(shù)的發(fā)展，從工業(yè)時(shí)代到現(xiàn)如今有著突飛猛進(jìn)的發(fā)展速度，越來(lái)越多的行業(yè)開(kāi)始了自己嶄新的技術(shù)革命，而焊接正巧就是其中的一項(xiàng)，其不僅有著和燈泡一樣悠久的歷史，同時(shí)也有著自己獨(dú)特的發(fā)展步伐。相對(duì)于傳統(tǒng)焊接技術(shù)來(lái)說(shuō)，自動(dòng)控制技術(shù)的發(fā)展主要體現(xiàn)在激光焊接在施工的過(guò)程中，可以讓其焊接速度更快，相對(duì)于傳統(tǒng)的焊接技術(shù)來(lái)說(shuō)，可以讓其的運(yùn)轉(zhuǎn)速度更快，讓其發(fā)展的過(guò)程更加迅速，加快整個(gè)工期的速度，提前完成其工作量，讓其能夠最大限度地發(fā)揮自己的實(shí)力，從而將焊接速度提升到最快。對(duì)于我國(guó)的施工團(tuán)隊(duì)來(lái)說(shuō)無(wú)疑是非常有價(jià)值的一次提升，也是對(duì)施工質(zhì)量的一個(gè)可靠保障。

2.3 保護(hù)氣體流速

保護(hù)氣體有兩個(gè)功能：一是保護(hù)工件表面不被氧化，防止焊接氣孔的產(chǎn)生，保證焊接件的焊接質(zhì)量和不銹鋼制品的美觀。二是抑制等離子體云的負(fù)面影響。激光焊接期間，焊接材料在保護(hù)氣體的效用下逐漸地熔化及蒸發(fā)，構(gòu)成一系列的等離子體云。等離子能夠很好地覆蓋焊縫，汲取掉很多的激光能量，從而散射激光，最終有效地減少焊縫熔深以及強(qiáng)度[2]。

2.4 保護(hù)氣體的流量

保護(hù)氣體的作用有兩個(gè)：一是保護(hù)工件表面免受氧化，防止焊縫氣孔的產(chǎn)生，可以保證焊接件的焊接質(zhì)量和不銹鋼產(chǎn)品優(yōu)美的外觀。二是抑制等離子云的負(fù)面效應(yīng)，在激光焊接時(shí)，被焊接材料會(huì)熔化蒸發(fā)，與保護(hù)氣體形成等離子云，等離子覆蓋在焊縫上，大量吸收激光能量，對(duì)激光有散射作用，使得焊縫熔深減小，降低焊縫強(qiáng)度。因此，在焊接過(guò)程中，需保持氣體對(duì)焊接處的吹射。在各種保護(hù)氣中，氦氣最不容易被激光電離，而且密度較小，從而可以有效地驅(qū)散焊接處的離子云，增加激光的穿透能力，提高熔深。實(shí)際經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，保護(hù)氣體有個(gè)最小流量值，當(dāng)?shù)陀诖酥禃r(shí)，上述第一點(diǎn)中的防氧化功能無(wú)法實(shí)現(xiàn)，影響焊接質(zhì)量與外觀。當(dāng)然，保護(hù)氣體的流量也并非越大越好，當(dāng)氣體流量高于最小值時(shí)，對(duì)增加熔深的貢獻(xiàn)作用趨于平緩。

2.5 焊接質(zhì)量相對(duì)較高

對(duì)于大多數(shù)的企業(yè)和事業(yè)單位來(lái)說(shuō)，焊接質(zhì)量尤為重要，所以高質(zhì)量的焊接工藝現(xiàn)在很受歡迎。高質(zhì)量的焊接技術(shù)不僅可以最大限度地保證施工的質(zhì)量，同時(shí)還能最大限度地實(shí)現(xiàn)施工技術(shù)的不斷完善和發(fā)展。自動(dòng)控制技術(shù)可以保證焊縫較小，不影響事物的美觀，看起來(lái)更加和諧，也比較方便打磨，相對(duì)來(lái)說(shuō)質(zhì)量比較高，極大限度地滿(mǎn)足了焊接的高質(zhì)量要求，讓焊接變得更加輕松自在，不再像傳統(tǒng)的焊接行業(yè)花費(fèi)了較多的精力和時(shí)間，與此同時(shí)還可以提高焊接的質(zhì)量，讓焊接技術(shù)更加高科技，更加人性化，更加立體化。這也是我國(guó)不斷發(fā)展的經(jīng)濟(jì)和文化事業(yè)對(duì)焊接發(fā)展的必然要求，也是焊接技術(shù)自身發(fā)展的必經(jīng)之路。

2.6 焊接質(zhì)量高

在許多工業(yè)領(lǐng)域，焊接質(zhì)量的高低不僅直接決定了產(chǎn)品技術(shù)水平，決定了一項(xiàng)工程生產(chǎn)能否順利進(jìn)行、研發(fā)產(chǎn)品能否投入使用，甚至是一項(xiàng)工程建設(shè)的質(zhì)量水平。因此，如何提高焊接工藝的質(zhì)量水平一直以來(lái)都是人們不斷探究的問(wèn)題，高質(zhì)量的焊接技術(shù)不僅提高了產(chǎn)品質(zhì)量的下線(xiàn)，而且直接影響了很多相關(guān)工業(yè)的發(fā)展進(jìn)程。自動(dòng)控制技術(shù)能夠確保焊縫合理，不會(huì)破壞整體的外觀欣賞性，更有助于繼續(xù)地打磨，提升體焊接產(chǎn)品總體的質(zhì)量水平[3]。

3結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，自動(dòng)控制技術(shù)在焊接技術(shù)上的運(yùn)用很全面，不僅從工業(yè)角度來(lái)說(shuō)，從商業(yè)角度來(lái)看也同樣。加強(qiáng)自身的技術(shù)水平，不斷地實(shí)現(xiàn)自身技術(shù)的高度發(fā)展，才是適應(yīng)社會(huì)發(fā)展趨勢(shì)的重要方法。自動(dòng)控制技術(shù)在不銹鋼激光焊接中的應(yīng)用在現(xiàn)代工業(yè)上尤為重要，不僅是技術(shù)上的不斷發(fā)展還有在事業(yè)上的不斷推動(dòng)，都是焊接技術(shù)不斷進(jìn)行自我革新的重要原因。自動(dòng)控制技術(shù)，讓不銹鋼的焊接技術(shù)不斷突破自我，實(shí)現(xiàn)了焊接事業(yè)的嶄新發(fā)展，在不遠(yuǎn)的將來(lái)，焊接技術(shù)也將不斷地突破自我成為現(xiàn)實(shí)生活中的焊接關(guān)鍵點(diǎn)。

參考文獻(xiàn)

[1] 李正文，高向東，李秀忠.激光焊接不銹鋼技術(shù)[J].焊接，2016，（11）：61-66.

[2] 張翀昊.自動(dòng)控制技術(shù)在不銹鋼激光焊接中的應(yīng)用[J].時(shí)代報(bào)告，2017，564（12）：81-82.

[3] 王剛，周玥，于捷.銅與不銹鋼激光焊接頭金相組織[J].機(jī)械制造文摘（焊接分冊(cè)），2019，（2）：34-35.