一、激光焊接機常用焊接參數
影(ying)響激(ji)(ji)光焊接質量(liang)的工藝參數較多,如功率密度(du)、激(ji)(ji)光脈沖(chong)波形、離(li)焦量(liang)、焊接速度(du)和輔(fu)助(zhu)吹保(bao)護氣等。
1、激光功率密度
功(gong)率(lv)密(mi)度(du)是激光加工中最關鍵的(de)參數(shu)之一。采(cai)用較(jiao)高(gao)的(de)功(gong)率(lv)密(mi)度(du),在(zai)微秒(miao)時(shi)間范圍(wei)內,表層(ceng)即可加熱(re)至沸(fei)點,產(chan)生大量汽化(hua)。因此(ci),高(gao)功(gong)率(lv)密(mi)度(du)對于(yu)材料去除(chu)加工,如打孔、切(qie)割、雕刻十分有利(li)。對于(yu)較(jiao)低功(gong)率(lv)密(mi)度(du),表層(ceng)溫(wen)度(du)達到沸(fei)點需要經歷數(shu)毫秒(miao),在(zai)表層(ceng)汽化(hua)前,底(di)層(ceng)達到熔點,易形成良好的(de)熔融焊(han)接(jie)。因此(ci),在(zai)熱(re)傳(chuan)導型(xing)激光焊(han)接(jie)中,功(gong)率(lv)密(mi)度(du)范圍(wei)在(zai)104-106W/cm2。
2、激光脈沖波形
脈(mo)(mo)沖(chong)波(bo)形在焊接中(zhong)是(shi)一(yi)(yi)個重(zhong)要問題(ti),尤其對于(yu)薄片焊接更(geng)為(wei)重(zhong)要。當高(gao)強(qiang)度激光(guang)束射(she)至材料(liao)(liao)表面(mian),材料(liao)(liao)表面(mian)將(jiang)會(hui)有60~90%的激光(guang)能量反(fan)(fan)射(she)而損失掉(diao),尤其是(shi)金(jin)(jin)、銀、銅、鋁、鈦等(deng)材料(liao)(liao)反(fan)(fan)射(she)強(qiang)、傳熱快。一(yi)(yi)個激光(guang)脈(mo)(mo)沖(chong)訊(xun)號過程中(zhong),金(jin)(jin)屬的反(fan)(fan)射(she)率隨時(shi)間(jian)而變化。當材料(liao)(liao)表面(mian)溫度升(sheng)高(gao)到熔(rong)點時(shi),反(fan)(fan)射(she)率會(hui)迅速下降,當表面(mian)處于(yu)熔(rong)化狀態時(shi),反(fan)(fan)射(she)穩定于(yu)某一(yi)(yi)值。
3、激光脈沖寬度
脈(mo)(mo)(mo)(mo)寬(kuan)(kuan)(kuan)是(shi)脈(mo)(mo)(mo)(mo)沖(chong)焊接的(de)(de)重要參(can)數(shu)之(zhi)一(yi),它既是(shi)區別于材(cai)料去除和材(cai)料熔(rong)(rong)化的(de)(de)重要參(can)數(shu),也(ye)是(shi)決(jue)定加工(gong)設(she)備(bei)造價及體積的(de)(de)關鍵參(can)數(shu)。脈(mo)(mo)(mo)(mo)寬(kuan)(kuan)(kuan)由熔(rong)(rong)深(shen)(shen)與熱(re)影(ying)響分區確定,脈(mo)(mo)(mo)(mo)寬(kuan)(kuan)(kuan)越(yue)長熱(re)影(ying)響區越(yue)大,熔(rong)(rong)深(shen)(shen)隨脈(mo)(mo)(mo)(mo)寬(kuan)(kuan)(kuan)的(de)(de)1/2次方增加。但(dan)脈(mo)(mo)(mo)(mo)沖(chong)寬(kuan)(kuan)(kuan)度(du)的(de)(de)增大會降低(di)峰值功(gong)率,因(yin)此(ci)增加脈(mo)(mo)(mo)(mo)沖(chong)寬(kuan)(kuan)(kuan)度(du)一(yi)般用于熱(re)傳導焊接方式,形(xing)成的(de)(de)焊縫尺寸寬(kuan)(kuan)(kuan)而淺,尤其適合薄板和厚板的(de)(de)搭接焊。但(dan)是(shi),較(jiao)低(di)的(de)(de)峰值功(gong)率會導致多余的(de)(de)熱(re)輸(shu)入,每種材(cai)料都有(you)一(yi)個(ge)可(ke)使熔(rong)(rong)深(shen)(shen)達(da)到最大的(de)(de)最佳脈(mo)(mo)(mo)(mo)沖(chong)寬(kuan)(kuan)(kuan)度(du)。
4、離焦量
激光焊接通常需要一定的離焦量,因為激光焦點處光斑中心的功率密度過高,容易蒸發成孔。離開激光焦點的各平面上,功率密度分布相對均勻。離焦方式(shi)有(you)兩(liang)種:正離(li)焦(jiao)(jiao)(jiao)與負離(li)焦(jiao)(jiao)(jiao)。焦(jiao)(jiao)(jiao)平面位于工件(jian)上方為正離(li)焦(jiao)(jiao)(jiao),反之為負離(li)焦(jiao)(jiao)(jiao)。按幾何光學理論,當正負離(li)焦(jiao)(jiao)(jiao)平面與焊接平面距離(li)相等時(shi),所對應平面上的功率密度近似相同,但實際上所獲得的熔(rong)池(chi)(chi)形(xing)狀有(you)一定差異(yi)。負離(li)焦(jiao)(jiao)(jiao)時(shi),可獲得更大的熔(rong)深,這與熔(rong)池(chi)(chi)的形(xing)成過程有(you)關。
5、焊接速度
焊接(jie)速(su)(su)度決(jue)定了焊接(jie)表面(mian)質量、熔(rong)深(shen)、熱影響區等。焊接(jie)速(su)(su)度的(de)快(kuai)(kuai)慢會(hui)影響單位(wei)時間(jian)內的(de)熱輸入(ru)量,焊接(jie)速(su)(su)度過(guo)慢,則(ze)熱輸入(ru)量過(guo)大,導致工(gong)件(jian)燒穿,焊接(jie)速(su)(su)度過(guo)快(kuai)(kuai),則(ze)熱輸入(ru)量過(guo)小,造成(cheng)工(gong)件(jian)焊不透。通常采用降低焊接(jie)速(su)(su)度的(de)方法來(lai)改善熔(rong)深(shen)。
6、輔助吹保護氣
輔助吹(chui)保護氣(qi)在(zai)高功率(lv)激光焊接(jie)中是(shi)必不可少(shao)的(de)(de)一道工序(xu)。一方(fang)(fang)面(mian)是(shi)為(wei)了防止金屬材(cai)料(liao)濺射(she)而污染聚(ju)焦鏡;另一方(fang)(fang)面(mian)是(shi)為(wei)了防止焊接(jie)過程(cheng)(cheng)中產生(sheng)的(de)(de)等離子體(ti)(ti)過多聚(ju)焦,阻擋激光到達材(cai)料(liao)表面(mian)。激光焊接(jie)過程(cheng)(cheng)常使用氦、氬(ya)、氮等氣(qi)體(ti)(ti)保護熔池,使工件在(zai)焊接(jie)工程(cheng)(cheng)中免受氧化。保護氣(qi)體(ti)(ti)種類和氣(qi)流大(da)小(xiao)、吹(chui)氣(qi)角度等因素對焊接(jie)結果有(you)較大(da)影響,不同的(de)(de)吹(chui)氣(qi)方(fang)(fang)法也會對焊接(jie)質量產生(sheng)一定的(de)(de)影響。
二、激光焊接機怎么調焦點
激(ji)光焊接機聚(ju)焦(jiao)(jiao)的(de)(de)激(ji)光束在焦(jiao)(jiao)點附近有(you)一個束腰,束腰的(de)(de)最小截面處(chu)是透鏡的(de)(de)焦(jiao)(jiao)平面,也就是最小光斑的(de)(de)所處(chu)位置。焦(jiao)(jiao)深隨焦(jiao)(jiao)數增(zeng)加面增(zeng)加。在焦(jiao)(jiao)深范圍內(nei),功率密(mi)度變化較小。
激光焊接機怎(zen)么調(diao)焦點,重(zhong)點提(ti)示如果沒有經(jing)過(guo)專門的(de)技術培訓,請不要進行下(xia)列(lie)操作,因(yin)為(wei)激光(guang)焊接機(ji)激光(guang)器(qi)以及焦點的(de)調(diao)整必(bi)須由(you)經(jing)過(guo)專門培訓的(de)人員進行,否則(ze)會(hui)因(yin)激光(guang)器(qi)失調(diao)或調(diao)偏造成光(guang)路(lu)上其它(ta)組件的(de)損壞(huai)。
1、檢查基準光源
紅色的半導(dao)體激光是整個光路的基準,必須首先確保其準確性。用一(yi)個簡易的高度規檢查紅光是否與光具座導(dao)軌(gui)(gui)頂面(mian)平行(xing),并處于光具座兩(liang)條導(dao)軌(gui)(gui)間的中心線(xian)上(shang),如出(chu)現偏差,可(ke)以通過6個緊(jin)固螺釘進行(xing)調整。調整好后注意再檢查一(yi)遍(bian)所有緊(jin)固螺釘是否已經完(wan)全擰緊(jin)。
2、調整輸出鏡(輸出介質膜片)位置
調整輸出(chu)鏡前,應(ying)將裝(zhuang)有YAG棒的(de)聚光(guang)腔拿開,以免因光(guang)路(lu)中YAG棒的(de)折射偏(pian)差影(ying)響調整的(de)準確性。
輸(shu)出介質(zhi)膜(mo)片(pian)的(de)(de)準確(que)位(wei)置(zhi)應(ying)(ying)該是使紅(hong)(hong)光(guang)位(wei)于其(qi)中心位(wei)置(zhi)并能將(jiang)紅(hong)(hong)光(guang)完(wan)全(quan)反射回紅(hong)(hong)光(guang)的(de)(de)出射孔,否則應(ying)(ying)通過膜(mo)片(pian)架的(de)(de)旋鈕進行仔細調(diao)整。注意(yi)調(diao)整完(wan)后(hou)應(ying)(ying)將(jiang)膜(mo)片(pian)架調(diao)節旋鈕上的(de)(de)鎖緊(jin)(jin)圈完(wan)全(quan)鎖緊(jin)(jin),確(que)保(bao)其(qi)位(wei)置(zhi)的(de)(de)穩定性,然后(hou)再一(yi)次檢(jian)查其(qi)反射光(guang)的(de)(de)位(wei)置(zhi)是否保(bao)持在(zai)原位(wei)。
3、檢查YAG棒的安裝位置
用透明膠(jiao)紙分別貼在(zai)(zai)YAG棒(bang)套的(de)(de)(de)兩端,觀察紅光(guang)(guang)(guang)(guang)光(guang)(guang)(guang)(guang)斑是否在(zai)(zai)兩個棒(bang)套管(guan)的(de)(de)(de)正中(zhong)(zhong)間位(wei)(wei)置,如(ru)有偏(pian)差(cha),應(ying)通過調(diao)整聚(ju)光(guang)(guang)(guang)(guang)腔(qiang)(qiang)的(de)(de)(de)位(wei)(wei)置加以修(xiu)正。然后觀察YAG棒(bang)的(de)(de)(de)反射(she)光(guang)(guang)(guang)(guang)位(wei)(wei)置,應(ying)與紅光(guang)(guang)(guang)(guang)的(de)(de)(de)出射(she)孔重合(he),否則在(zai)(zai)兼顧紅光(guang)(guang)(guang)(guang)盡可能(neng)保持(chi)在(zai)(zai)棒(bang)套管(guan)中(zhong)(zhong)心位(wei)(wei)置的(de)(de)(de)前提下調(diao)整聚(ju)光(guang)(guang)(guang)(guang)腔(qiang)(qiang)的(de)(de)(de)位(wei)(wei)置,使(shi)反射(she)光(guang)(guang)(guang)(guang)盡量與出射(she)孔靠(kao)攏,至少(shao)應(ying)保證調(diao)整到與出射(she)孔的(de)(de)(de)偏(pian)差(cha)小于1mm。
4、調整全反鏡(全反介質膜片)位置
第一步:檢查紅光是否(fou)在介(jie)質膜(mo)片的(de)(de)中(zhong)間位置(zhi),否(fou)則應調整介(jie)質膜(mo)片架的(de)(de)安裝位置(zhi)使(shi)紅光在介(jie)質膜(mo)片的(de)(de)中(zhong)心(xin)。
第二步:粗調介質(zhi)膜片架旋(xuan)鈕,使(shi)紅光(guang)反(fan)射(she)回出射(she)孔。
第三步(bu):開啟激光(guang)(guang),200A左右,脈寬調整(zheng)到約2ms,重(zhong)復頻率調整(zheng)到0Hz,踩一下腳踏開關(guan)使脈沖氙燈閃(shan)光(guang)(guang),此時用完全暴光(guang)(guang)的(de)(de)全黑(hei)像紙放在輸出(chu)鏡(jing)前,可以觀察到有激光(guang)(guang)輸出(chu),反復調整(zheng)膜片架的(de)(de)兩個(ge)旋(xuan)鈕(niu)(niu),使輸出(chu)光(guang)(guang)斑(ban)(ban)最圓(yuan)且均(jun)勻,然后逐漸降(jiang)低電流至120A左右,進一步(bu)反復仔細地微調旋(xuan)鈕(niu)(niu),盡可能(neng)使打到像紙上的(de)(de)光(guang)(guang)斑(ban)(ban)最圓(yuan)且最強部分集中在光(guang)(guang)斑(ban)(ban)中心。
第四步:檢查激(ji)光(guang)(guang)是(shi)否與(yu)紅(hong)光(guang)(guang)重(zhong)(zhong)合(he)(he),將像紙固定在(zai)激(ji)光(guang)(guang)輸(shu)(shu)出(chu)鏡(jing)(jing)(jing)(jing)(jing)的前端(duan)并盡量遠離輸(shu)(shu)出(chu)鏡(jing)(jing)(jing)(jing)(jing)的位置,發出(chu)一個激(ji)光(guang)(guang)脈(mo)沖(chong),觀察像紙上的光(guang)(guang)斑中(zhong)心是(shi)否與(yu)紅(hong)光(guang)(guang)中(zhong)心重(zhong)(zhong)合(he)(he),如不重(zhong)(zhong)合(he)(he),可以(yi)微調(diao)輸(shu)(shu)出(chu)鏡(jing)(jing)(jing)(jing)(jing)和全反(fan)鏡(jing)(jing)(jing)(jing)(jing),使光(guang)(guang)斑與(yu)紅(hong)光(guang)(guang)重(zhong)(zhong)合(he)(he),然后再將像紙固定在(zai)離激(ji)光(guang)(guang)器(qi)輸(shu)(shu)出(chu)鏡(jing)(jing)(jing)(jing)(jing)800~1000mm的地(di)方,再次檢查光(guang)(guang)斑是(shi)否與(yu)紅(hong)光(guang)(guang)重(zhong)(zhong)合(he)(he)。如能(neng)較好地(di)重(zhong)(zhong)合(he)(he),激(ji)光(guang)(guang)器(qi)即調(diao)整到(dao)了最佳狀態(tai)。
第(di)五步:鎖緊各個調(diao)節旋(xuan)鈕(niu),再一次檢查(cha)像紙上的光(guang)斑是否良好,并與紅光(guang)同(tong)軸。否則應重新調(diao)整。
5、檢查光閘的位置
人(ren)工旋轉反(fan)射(she)鏡(jing)片(pian)支架(jia),將光(guang)閘(zha)推至擋(dang)光(guang)位(wei)置,觀察(cha)紅(hong)光(guang)是否(fou)在(zai)鏡(jing)片(pian)的中(zhong)間(jian),其反(fan)射(she)光(guang)是否(fou)位(wei)于光(guang)束終止器中(zhong)心(xin)的吸(xi)收錐體上,如位(wei)置不正確可稍加調整,最后,應特別注意仔細檢查一下光(guang)閘(zha)反(fan)射(she)鏡(jing)片(pian)是否(fou)清潔,受污染的鏡(jing)片(pian)在(zai)使用中(zhong)很快(kuai)會炸裂。
激(ji)(ji)光(guang)(guang)焊接時熔池的(de)熔探和形狀除了與材料(liao)本身的(de)熱(re)物理性質(zhi)有關外,主(zhu)要受激(ji)(ji)光(guang)(guang)光(guang)(guang)斑性質(zhi)、功(gong)率密度(du)、焊接速(su)度(du),以(yi)及保(bao)護氣體等因素影(ying)響。