淺(qian)析激(ji)光焊接機技術未來發展方向

 
激光焊(han)接機(ji)技(ji)(ji)術(shu)(shu)是(shi)一(yi)門綜(zong)合技(ji)(ji)術(shu)(shu)，包(bao)含激光技(ji)(ji)術(shu)(shu)、焊(han)接技(ji)(ji)術(shu)(shu)、自動化技(ji)(ji)術(shu)(shu)、材料技(ji)(ji)術(shu)(shu)、機(ji)械制造技(ji)(ji)術(shu)(shu)及產品設計(ji)為(wei)(wei)(wei)一(yi)體(ti)的(de)綜(zong)合技(ji)(ji)術(shu)(shu)，Z終(zhong)既(ji)體(ti)現為(wei)(wei)(wei)成套(tao)專用設備，又體(ti)現為(wei)(wei)(wei)與之配套(tao)的(de)工藝。作為(wei)(wei)(wei)先進制造技(ji)(ji)術(shu)(shu)的(de)重要組成部分，激光焊(han)接技(ji)(ji)術(shu)(shu)在未來(lai)航空制造業有著(zhu)廣闊(kuo)的(de)應用前景。接下來(lai)由(you)武漢鴻鐳激光為(wei)(wei)(wei)您介紹激光焊(han)接機(ji)技(ji)(ji)術(shu)(shu)未來(lai)發展方向。

激(ji)光(guang)焊(han)(han)接(jie)機技(ji)術(shu)發展方向一：填充焊(han)(han)絲激(ji)光(guang)焊(han)(han)

激光焊(han)接通常不填充焊(han)絲，但對(dui)焊(han)件裝配(pei)間(jian)隙(xi)要求(qiu)(qiu)很高，焊(han)件間(jian)間(jian)隙(xi)必須小(xiao)于一定范圍(wei)內，由于實際生產中很難保(bao)證，因此縮小(xiao)了(le)激光焊(han)接的(de)應用(yong)(yong)范圍(wei)。采(cai)用(yong)(yong)填絲激光焊(han)，可(ke)大大降低對(dui)裝配(pei)間(jian)隙(xi)的(de)要求(qiu)(qiu)。例(li)如板(ban)厚(hou)2mm的(de)鋁合金(jin)板(ban)，如不采(cai)用(yong)(yong)填充焊(han)絲，板(ban)材(cai)間(jian)隙(xi)必須為(wei)(wei)零(ling)才能獲(huo)得良好的(de)成形，如采(cai)用(yong)(yong)φ1.6mm的(de)焊(han)絲做(zuo)為(wei)(wei)填充金(jin)屬，即(ji)使間(jian)隙(xi)增(zeng)至(zhi)1.0mm，也可(ke)保(bao)證焊(han)縫良好的(de)成形。此外，填充焊(han)絲還可(ke)以調整化學成分或進(jin)行厚(hou)板(ban)多層焊(han)。

激光(guang)焊接(jie)機技(ji)術(shu)發展方向二：光(guang)束旋轉激光(guang)焊

使(shi)激(ji)光(guang)束(shu)旋轉進行(xing)焊(han)(han)接(jie)的方法，也可大(da)大(da)降低焊(han)(han)件裝配(pei)以及光(guang)束(shu)對(dui)(dui)中(zhong)的要求。例如(ru)在2mm厚高強合金鋼板(ban)對(dui)(dui)接(jie)時，容許對(dui)(dui)縫裝配(pei)間隙從0.14mm增大(da)到(dao)0.25mm;而對(dui)(dui)4mm厚的板(ban)，則從0.23mm增大(da)到(dao)0.30mm。光(guang)束(shu)中(zhong)心(xin)與焊(han)(han)縫中(zhong)心(xin)的對(dui)(dui)準允許誤差(cha)從0.25mm增加至(zhi)0.5mm。

激光焊(han)接機技術(shu)發(fa)展方向三(san)：激光焊(han)接質量在線檢測與控制

利用等離子體(ti)的(de)光(guang)、聲(sheng)、電荷信號對(dui)激(ji)光(guang)焊接過程進行檢測(ce)，近年來已(yi)成為國內(nei)外研(yan)究的(de)熱點，少數研(yan)究成果已(yi)達(da)到了(le)閉環(huan)控(kong)制(zhi)的(de)程度(du)。激(ji)光(guang)焊接質量(liang)檢測(ce)和控(kong)制(zhi)系(xi)統所用傳感器及其(qi)功(gong)能(neng)簡單介紹(shao)如下：

(1)等離子體監測傳感器(qi)

等離(li)子體光學傳感器(PS)：它(ta)的作用是(shi)采集等離(li)子體的特征光一紫外光信號。

2)等(deng)離子(zi)(zi)(zi)體(ti)電(dian)(dian)(dian)荷傳感器(PCS)：利用噴(pen)嘴做探(tan)針檢測由于等(deng)離子(zi)(zi)(zi)體(ti)帶電(dian)(dian)(dian)粒子(zi)(zi)(zi)(正離子(zi)(zi)(zi)、電(dian)(dian)(dian)子(zi)(zi)(zi))的不均勻(yun)擴散(san)而在噴(pen)嘴和工件之間形成的電(dian)(dian)(dian)位差。

(2)系(xi)統功能

識別激光焊接(jie)過(guo)(guo)程屬于(yu)何(he)種方式。穩定深熔(rong)焊過(guo)(guo)程，有等離(li)子(zi)體(ti)，PS、PCS信(xin)號均很強;穩定熱導焊過(guo)(guo)程，不產(chan)生等離(li)子(zi)體(ti)，PS、PCS信(xin)號幾乎等于(yu)零(ling);模式不穩定焊過(guo)(guo)程，等離(li)子(zi)體(ti)間斷性地(di)產(chan)生和(he)消失，相應地(di)PS、PCS信(xin)號間斷性地(di)上升(sheng)和(he)下降。

診斷傳輸到焊(han)接(jie)區(qu)的(de)(de)激(ji)光功(gong)率(lv)(lv)是(shi)否正常(chang)、當其他參數(shu)一(yi)定時(shi)，PS和PCS信號(hao)(hao)的(de)(de)強弱與入(ru)射到焊(han)接(jie)區(qu)的(de)(de)功(gong)率(lv)(lv)大小有對應(ying)關系。因此(ci)，監視PS和PCS信號(hao)(hao)就可(ke)以知道導光系統是(shi)否正常(chang)，焊(han)接(jie)區(qu)的(de)(de)功(gong)率(lv)(lv)是(shi)否發(fa)生(sheng)了波動(dong)。

噴(pen)嘴(zui)(zui)高度自動跟(gen)蹤(zong)。PCS信號隨噴(pen)嘴(zui)(zui)-工件(jian)距離的增加而減小。利用這一(yi)規律進行閉(bi)環(huan)控制可以保(bao)證噴(pen)嘴(zui)(zui)-工件(jian)距離不變，實現高度方向的自動跟(gen)蹤(zong)。

焦(jiao)(jiao)(jiao)點(dian)位置自(zi)動(dong)(dong)尋優和閉環控制。在深(shen)熔(rong)焊范圍內(nei)，光(guang)束焦(jiao)(jiao)(jiao)點(dian)位置發生波(bo)動(dong)(dong)時(shi)，PS接收到的(de)等離子體(ti)光(guang)信(xin)號(hao)亦隨之變化，以(yi)Z佳焦(jiao)(jiao)(jiao)點(dian)位置處(chu)(此時(shi)小孔Z深(shen))PS信(xin)號(hao)Z小。依據所(suo)發現(xian)的(de)這個規律，可以(yi)實(shi)現(xian)焦(jiao)(jiao)(jiao)點(dian)位置自(zi)動(dong)(dong)尋優與(yu)閉環控制，使焦(jiao)(jiao)(jiao)點(dian)位置波(bo)動(dong)(dong)小于0.2mm，熔(rong)深(shen)波(bo)動(dong)(dong)小于0.05mm。

激光焊接機(ji)技術發展總結

人們在廣泛應(ying)用激(ji)(ji)光(guang)(guang)(guang)(guang)焊(han)(han)接技術(shu)(shu)的(de)(de)同(tong)時(shi)，亦不(bu)(bu)斷(duan)對其進行深(shen)入的(de)(de)研究，針對其存在的(de)(de)缺(que)點(dian)，利用其他熱源(yuan)的(de)(de)加(jia)熱性能(neng)來(lai)改(gai)善激(ji)(ji)光(guang)(guang)(guang)(guang)對工件的(de)(de)加(jia)熱，在保持激(ji)(ji)光(guang)(guang)(guang)(guang)加(jia)熱優點(dian)的(de)(de)基(ji)礎上(shang)，從而把(ba)激(ji)(ji)光(guang)(guang)(guang)(guang)與其他熱源(yuan)一起進行復(fu)合(he)(he)熱源(yuan)焊(han)(han)接，主要有(you)激(ji)(ji)光(guang)(guang)(guang)(guang)與電弧、激(ji)(ji)光(guang)(guang)(guang)(guang)與等(deng)離子(zi)弧、激(ji)(ji)光(guang)(guang)(guang)(guang)與感應(ying)熱源(yuan)復(fu)合(he)(he)焊(han)(han)接以(yi)及雙激(ji)(ji)光(guang)(guang)(guang)(guang)束焊(han)(han)接等(deng)。復(fu)合(he)(he)焊(han)(han)接可(ke)增加(jia)焊(han)(han)接熔深(shen)，改(gai)善接頭性能(neng)，降低設備(bei)成(cheng)本，提高焊(han)(han)接速度與生產(chan)率(lv)。總之，激(ji)(ji)光(guang)(guang)(guang)(guang)焊(han)(han)接生產(chan)效率(lv)高，加(jia)工質量穩定可(ke)靠，經濟效益(yi)和(he)社會效益(yi)良好。在新(xin)(xin)設備(bei)、新(xin)(xin)材(cai)料、新(xin)(xin)技術(shu)(shu)和(he)新(xin)(xin)工藝層(ceng)出不(bu)(bu)窮、不(bu)(bu)斷(duan)更新(xin)(xin)的(de)(de)時(shi)代，生產(chan)者不(bu)(bu)僅要了解激(ji)(ji)光(guang)(guang)(guang)(guang)焊(han)(han)接的(de)(de)特性、優點(dian)和(he)要求，還應(ying)認(ren)識(shi)到(dao)此領域的(de)(de)諸多創新(xin)(xin)和(he)未(wei)來(lai)趨勢，只有(you)這樣才(cai)能(neng)把(ba)握技術(shu)(shu)流行趨勢，才(cai)能(neng)時(shi)刻(ke)走(zou)在時(shi)代的(de)(de)前沿(yan)。