激光焊接機的知識點普及
來源:尚拓激光 日期:2022/05/09
什么是激光?
在20世紀70年代以前,由于高功率連續(xù)波形(CW)激光器尚未開發(fā)出來,所以研究重點集中在脈沖激光焊接(PW)上。早期的激光焊接研究實驗大多數(shù)是利用紅寶石脈沖激光器,1ms脈沖典型的峰值輸出功率Pm為5KW左右,脈沖能量為1~5J,脈沖頻率就小于等于1赫茲。當時雖然能夠活的較高的脈沖能量,但這些激光器的平均輸出功率P卻相當?shù)?,這主要是由激光器很低的工作效率和發(fā)光物質(zhì)的受激性狀決定。激光器由于具有較高的平均功率,在它出現(xiàn)之后很快就成為點焊和縫焊的優(yōu)選設備,其焊接過程是通過焊點搭接而進行的,直到1KW以上的連續(xù)功率波形激光器誕生以后具有真正意義的激光縫焊才得以實現(xiàn)。
20世紀90年代,我國焊接界把實現(xiàn)焊接過程的機械化、自動化作為戰(zhàn)略目標,已經(jīng)在職各行業(yè)的科技發(fā)展中付諸實施,在發(fā)展焊接生產(chǎn)自動化,研究和開發(fā)焊接生產(chǎn)線及柔性制造技術,發(fā)展應用計算機輔助設計與制造;藥芯焊絲由2%增長到20%;埋弧焊焊材也將在10%的水平上繼續(xù)增長。其中藥芯焊絲的增長幅度明顯加大,在未來20年內(nèi)會超過實芯焊絲,最終將成為焊接中心的主導產(chǎn)品。
激光技術采用偏光鏡反射激光產(chǎn)生的光束使其集中在聚焦裝置中產(chǎn)生巨大能量的光束,假如焦點靠近工件,工件就會在幾毫秒內(nèi)熔化和蒸發(fā),這一效應可用于焊接工藝高 功率CO2及高功率YAG激光器的出現(xiàn),開辟了激光焊接的新領域。激光焊接設備的關鍵是大功率激光器,主要有兩大類:
一類是固體激光器,又稱Nd:YAG 激光器。Nd(釹)是一種稀土族元素,YAG代表釔鋁柘榴石,晶體結(jié)構(gòu)與紅寶石相似。Nd:YAG激光器波長為1.06μm,主要優(yōu)點是產(chǎn)生的光束可以通 過光纖傳送,因此可以省往復雜的光束傳送系統(tǒng),適用于柔性制造系統(tǒng)或遠程加工,通常用于焊接精度要求比較高的工件。汽車產(chǎn)業(yè)常用輸出功率為3-4千瓦的 Nd:YAG激光器。
另一類是氣體激光器,又稱CO2激光器,分子氣體作工作介質(zhì),產(chǎn)生均勻為10.6μm的紅外激光,可以連續(xù)工作并輸出很高的功率,標 準激光功率在2-5千瓦之間。
激光焊接機又常稱為激光焊機、能量負反饋激光焊接機、雷射焊接機、鐳射焊機、激光冷焊機、激光氬焊機、激光焊接設備等。按其工作方式??煞譃榧す饽>邿笝C(手動激光焊接設備)、自動激光焊接機、首飾激光焊接機、激光點焊機、光纖傳輸激光焊接機、振鏡焊接機、手持式焊接機等,專用激光焊接設備有傳感器焊機、矽鋼片激光焊接設備、鍵盤激光焊接設備。
激光焊接機應用采用激光作為焊接熱源,工業(yè)機器人作為運動系統(tǒng)。激光熱源的優(yōu)勢在于,它有著極高的加熱能力,能把大量的能量集中在很小的焊接點上,所以具有能量密度高、加熱集中、焊接速度快和焊接變形小等特點,可實現(xiàn)薄板的快速連接。
激光焊接是利用高能量的激光脈沖對材料進行微小區(qū)域內(nèi)的局部加熱,激光輻射的能量通過熱傳導向材料的內(nèi)部擴散,將材料熔化后形成特定熔池。它是一種新型的焊接方式,主要針對薄壁材料、精密零件的焊接,可實現(xiàn)點焊、對接焊、疊焊、密封焊等,深寬比高,焊縫寬度小,熱影響區(qū)小、變形小,焊接速度快,焊縫平整、美觀,焊后無需處理或只需簡單處理,焊縫質(zhì)量高,無氣孔,可精確控制,聚焦光點小,定位精度高,易實現(xiàn)自動化。
當泵浦光通過光纖中的稀土離子時,就會被稀土離子所吸收。這時吸收光子能量的稀土原子電子就會激勵到較高激射能級,從而實現(xiàn)離子數(shù)反轉(zhuǎn),反轉(zhuǎn)后的離子數(shù)就會以輻射形式從高能級轉(zhuǎn)移到基態(tài),并且釋放出能量,完成受激輻射。光纖激光焊接機產(chǎn)生的激光通過光纖輸出,并與配套的工作臺配合,完成相應的焊接。光纖激光焊接機分為脈沖光纖激光焊接機和連續(xù)。其中,脈沖光纖激光焊接機可通過激光的峰值功率、頻率、脈寬的設定來調(diào)節(jié)激光脈沖單點能量;連續(xù)光纖激光焊接機則通過設定平均激光功率來調(diào)節(jié)輸出激光功率。
可焊接圖形有:點、直線、圓、方形或由AUTOCAD軟件繪制的任意平面圖形。
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