高能束流焊接技術的新進展
發(fā)布日期:2011-11-25 蘭生客服中心 瀏覽:1566
當前高能束流焊接被關注的主要領域是:①高能束流設備的大型化—功率大型化及可加工零件(乃至零件集成)的大型化。②新型設備的研制,諸如,脈沖工作方式以及短波長激光器等。③設備的智能化以及加工的柔性化。④束流品質的提高及診斷。⑤束流、工件、工藝介質相互作用機制的研究。⑥束流的復合。⑦新材料的焊接。⑧應用領域的擴展。
激光焊接的最新進展
1 新型激光器
(1)直流板條式(DC Slab) CO2 激光器、(2) 二極管泵浦的 YAG 激光器、(3) CO 激光器、(4)半導體激光器、(5)準分子激光器。
2 激光器功率的大型化、脈沖方式以及高質量的光束模式
以美國 PRC 公司為例,幾年前,用于切割的 CO2 激光器功率主要是 1500~2000W ,而近期的主導產(chǎn)品是 4000~6000W , 6000W 可切割的不銹鋼厚度、碳鋼厚度分別為 35mm 和 40mm。
3 設備的智能化及加工的柔性化
尤其是對 YAG 激光,由于可用光纖傳輸,給加工帶來了極大的方便。
其主要特點是:①一機多用。②采用一臺激光機可進行多工位(可達 6 個)加工。③光纖長度最長可達 60m 。④開放式的控制接口。⑤具有遠距離診斷功能。
4 束流的復合
最主要的是激光-電弧復合。深熔焊接時,熔池上方產(chǎn)生等離子體,復合加工時,激光產(chǎn)生的等離子體有利于電弧的穩(wěn)定;復合加工可提高加工效率;可提高焊接性差的材料諸如鋁合金、雙相鋼等的焊接性;可增加焊接的穩(wěn)定性和可靠性;通常,激光加絲焊是很敏感的,通過與電弧的復合,則變的容易而可靠。
激光-電弧復合主要是激光與 TIG 、 Plasma 以及 GMA 。通過激光與電弧的相互影響,可克服每一種方法自身的不足,進而產(chǎn)生良好的復合效應。
GMA 成本低,使用填絲,適用性強,缺點是熔深淺、焊速低、工件承受熱載荷大。激光焊可形成深而窄的焊縫,焊速高、熱輸入低,但投資高,對工件制備精度要求高,對鋁等材料的適應性差。 Laser-GMA 的復合效應表現(xiàn)在:電弧增加了對間隙的橋接性,其原因有二:一是填充焊絲,二是電弧加熱范圍較寬;電弧功率決定焊縫頂部寬度;激光產(chǎn)生的等離子體減小了電弧引燃和維持的阻力,使電弧更穩(wěn)定;激光功率決定了焊縫的深度;
從能量觀點看,激光電弧復合對焊接效率的提高十分顯著。這主要基于兩種效應,一是較高的能量密度導致了較高的焊接速度;二是兩熱源相互作用的疊加效應。
GMA 、激光加絲和激光電弧復合三種方法焊接時線能量、焊縫斷面以及能量利用率的比較。
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