一、激光焊接加工原理
激光焊接加工采用激光作为焊接热源,机器人作为运动系统。激光热源的特殊优势在于其非凡的加热能力,可以将大量的能量集中在一个小的作用点上。因此具有能量密度高、加热集中、焊接速度快、焊接变形小的特点,可以实现薄板的快速连接。
当激光光斑上的功率密度足够大(> 106 W/ cm2)时,金属在激光的照射下被迅速加热,其表面温度在极短的时间内上升到沸点,金属被气化。金属蒸气以一定的速度离开金属熔池表面,一个附加的应力作用在金属熔池上,使其向下凹陷,在激光光斑下产生一个小坑。随着加热过程,激光可以直接射入坑底,形成细长的“小孔”。当金属蒸汽的反冲压力与液态金属的表面张力和重力平衡时,孔隙不会变得更深。当点密度非常高时,孔将贯穿板的整个厚度,形成深穿透焊缝。这些孔随着光束相对于工件沿着焊接方向前进。金属在小孔前熔化,绕过小孔流向后方,凝固形成焊缝。
二、激光焊接加工方法的特点
激光焊接加工方法具有以下特点:
1.能量密度高,适合高速焊接。
2.焊接时间短,材料本身的热变形和热影响区小,特别适合高熔点、高硬度的加工。
3.电极、工具等无磨损。
4.对环境没有污染。
5.利用光纤可以实现普通方法难以到达的零件的远距离、多路同时或分时焊接。
6.很容易改变激光输出的焦距和焊点的位置。
7.很容易安装在机器人装置上。
激光焊接加工具有明显的优势。对于激光复合焊接,优点是:烧穿时焊缝背面没有下垂现象,适用范围更广;对于激光-MIG焊来说,优势主要体现在:焊接速度较高,熔焊深度大,焊接热量少,焊缝强度高,焊缝宽度小,焊缝凸起小,使得整个系统生产过程稳定,设备利用率好,焊缝准备工作量和焊后焊缝处理工作量小,焊接生产工时短,成本低,生产效率高。
三、激光焊接加工的主要形式
1.激光-TIG复合焊接
2.激光-等离子弧复合焊接
3.激光-MIG复合焊接
4.双激光束焊接技术
激光焊接加工具有应用范围广、效率高的特点。同时可以降低投资成本,缩短生产时间,节约生产成本,提高生产率,具有更强的竞争力。