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随着科学技术的发展,近年来出☉现了激光焊接。那么什么是激光焊接呢?激光焊接的特点和优◣点是什么?
首先,什么是激光?世界上第一根激光束在1960年利用闪光泡刺激红宝石颗粒。根据晶体的热容量,只能产生短脉冲光束,频率很低。瞬间脉冲峰ㄨ值能量最高可达106瓦,但※仍然是低能量输出。
激光▆焊接技术使用偏振器反射激光产生的光束,聚焦在聚焦装置中产生巨大能量的光束上,聚焦在工件上,工件会在几毫秒内融化和蒸⌒发。该效果可用于焊接工艺高功率CO2和高功率YAG激光〇器的出现,开辟了激光焊接的新领域。激光焊接设备的核心是大功率激光器,主要有两大类,一类是固体激光器,又称Nd:YAG激光器。Nd(钕)是稀土族元素,YAG代表钇铝石榴石→,晶体结构类似于∑ 红宝石。Nd:YAG激光波长为1.06m,主要优点是生成的光束可以通过光纤传递。因此,可以节省复杂的光束传输系统,适用于柔性制造系统或远程加工。通常用于★焊接精度高的工件。汽车产业一般使用输出功率为3-4千瓦的Nd:YAG激光器。另一种是气体激光器,又称CO2激光器,将分子气体制成工作介质,制造出10.6m的红外激光器,可以持续工作,输出高功率,标准激光功率在2-5千瓦之间。
由于汽车国♀家引进了6个标准,诞生了大〖量燃料系统的注射部件需要使用激光焊接。例如,最典型的油气分离器的焊接、各种燃料管道和塑料接头的焊接、消音器的焊接、各种组合阀门的焊接、单向阀门等阀门的焊接等。
综上所述,这些不同燃料系统♀的塑料激光焊接部件主要使用两种材料:带有玻璃纤维的尼龙和POM材料。这两种类型的塑料材料是经过长期验证用于汽车行业各种激光塑料焊接的材料,作为激光焊接材料,没有∮任何问题。主要键包∴括:
1.激光穿透层的塑料部件在焊接区域不能太厚,尼龙材料在2毫米以下,POM材料在3毫米以下。过厚的壁厚会增加激光塑料焊接过程ω 中工艺的难度,对焊接速度有很大影响。
2.如果激光穿透层使【用黑色激光可以通过的塑料材料,请注意,这种塑∮料材料的激光穿透率符合标准,在注射成型过程中不要混入普通黑色塑料材料。注射前必须用相同的塑料材料清洗螺丝。燃料系统塑料部件的激光焊接主要采用三种不同的塑料激光焊№接工艺、旋转轮※廓焊接、平面轮廓焊接和准同步焊接。
旋转轮廓焊接用于焊接燃料管件和管件接头。在塑料激光焊接的旋转轮廓焊接中,激光头部聚焦激光形成光斑,管件旋转焊接。
在实际应用中,使用低端塑料激光╱焊接设备的客户发现,为了较大范围的焊接,塑料激光焊接过程中通过运动轴同时进行大范围的焊接。这种方法在使用低端激光的情况下,在大规模生产中容易出现焊接缺陷。
旋转①轮廓焊接的塑料激光焊接方法有多种变形。主要分为燃料管道旋转激光焊接和燃料管道固定激光焊接。
平面轮廓焊接用于焊接平面焊接,是@ 塑料激光焊接的标准过程。焊接过程中,激光头部聚焦光斑,激光头部挂在运动平台或机器人上,沿着焊接顺序移动,完成焊接。
在实际应用中,轮廓焊接对注射工件的质量要求很高。特别是油分离器等有复杂的熔接线。轮廓焊接在塑料激光焊接过程中可以实现熔接◎痕的特定熔解,但这种熔解非常小,无法控制,因此注射成型零件的变形不能太大。
准同步焊接
准同步焊接是汽车零部件应用最广泛的激光激光激光焊接≡工艺之一,在准同步︾焊接过程中,焊接肋可以具有较大的熔体深度,可以补偿特定的注塑零〓件变形,注塑零件的质量要求也略低。
对于燃料系统的塑料激光焊接应用,无论使用上述焊接方法中的哪一种,都要注意焊接产品的焊接筋设计卐,设计满足激光塑料焊接技术要求的焊接々筋和产品将使今后的工艺开发过程容易得多。
与其他现有焊接技术相比,激光焊接的主要优点如下:
1、速度快、深度大、变形小。
2.可以在室温或特殊条件下焊接,焊接▂设备简单。例如,激光通过电磁场时█,光束不会偏移。激光可↑以在真空、空气和一种气体环境中全部焊接,还可以通过玻璃或光束焊接透明材料。
3、可以焊接钛、石英等难以焊△接的材料,可以焊接异性材料,效果很好。
4、激光聚焦后々,高功率密度,大功率装置焊接,最高5: 1,最高10: 1的深长宽比。
5、可以进行微焊接。激光束聚焦,可以得←到小光斑,可以准确地放置在大量自动化生产的微型工件的组焊上卐。6、可以焊接难以接近的部位,实行非接触远距离焊接,具有很大的灵活性。特别【是近年来,在YAG激光加工技术中引入了光纤传输技术,使得激光焊接技术得到了更广泛的推广→和应用。
7、激光束可以根据时间和空间光谱轻松实现光束,同时加工多根光束,进行多站加工,为更精确的焊接提供了条↓件。
但是,激光焊接也有一些局限性。
1、焊接件装配精⌒度要高,梁位置不能从工件明显偏移。这是因为激光聚焦后光斑大小小,焊缝窄,给金属材料充电。如果工件装配精度或√梁位置精度不能满足要求,则很容√易出现焊接缺陷。
2、激光及相关系统的成本高,一次性投资大。
激光焊接工艺参数
(1)功率密度
功率密度是激光加工中最重要的参数之一。使用较高的功率密度,可以在微秒时间范◥围内加热到表面沸点,从而产生大量汽化。因此,高功率密度有利于冲压、切割、雕刻等材料去除加工。在低功率密度的情况下,表面温度需要数毫秒才能达到沸点,在表■面汽化之前,地面很容易达到熔点,形成良好的熔融焊∞接。因此,在导电型激∮光焊接中,功率密度在104~106W/cm2范围内。
(2)激光脉冲波形
激光脉冲波形是激光焊接中的重要问题,对薄片焊接尤为重要。高强度激光束接触材料表面后,金属表面激光能量反射的60% ~ 98%将丢失,反射率将根据表面温度发生变化。激光脉冲作用期间金属反射率的变化很大。
(3)激光脉冲宽度
脉冲宽度是脉冲激光焊接的重要参数之一,是区别于材料去除和材料熔】化的重要参数,也是决定加工设备制造成本和体积的关键参数。
(4)散焦◥量对焊接质量的影响
激光聚焦中光斑中心的功率密度太高,容易蒸发到洞里。在离开激光焦点的每个平面上,功率密度分布相对均匀。散焦↘方法有正散焦和负散焦两种。焦平面在工件上有正焦点,相反,有负焦点。根据几何光学理论,当正负焦平面与焊接平面距离相等时,该平面的功率密度几乎相同,但实际上熔池形状不同。焦点模糊后,可以获得与熔池形成过程相关的更大熔池。
激∩光焊接应用领域
激光焊接广泛应〒用于制造行业、粉末冶金领域、汽车行业、电子行业等领域。
特别是,小编收集了汽车制造业中激光焊接的发展现状,减少如下:目前,德国大众公司在AudiA6、GolfA4、Passat等品牌屋顶@ 上采用激光焊接,宝马、JENERALOTOS也在车架顶部使用激光焊接,德国奔驰采用激光焊接电☆动组件。
除激光焊接外,通用、通用、奔驰、日产还应用了激光技术切割盖,菲♀亚特和丰田应用了激光涂层发动机排气阀,大众汽车对发动机凸轮轴进行了激光表面硬化处理。
就目◆前国内而言,国际品牌的国产化车型:帕萨特、波罗、途安、奥迪、东风标致、福克斯等采用激光焊接技术,其中大众奥迪A6盖和博后盖采用激光焊接,速腾和途安∞的车身激光焊接长度分别达到30、40米。另外,国内自主汽车品牌的华川↘、奇瑞、吉利汽车也相继在新车型上应用了激光焊接技术。
激光焊接新技术的改进与发展
随着时代的发展,激光焊接技术也在〇不断发展,以下几种技术有助于扩大激光焊接的应用范围,提高激光焊接自动控▲制水平。
1、填充丝激光焊接
激光焊接一般不填充焊工,但对接焊接件装配间隙要求较高,在实际生产中难以保证,有时会限制其适用范围。使用填充物激▃光焊接可以大大减少对装配间隔的要求。例如,板厚为2毫米的铝合金板(如不使用充电线),板间隙必须为零,才能获得良好的形状。例如,使用1.6mm的焊丝作为填充金属,即使间隙增加到1.0mm,焊缝也能々很好地形成。另外,填充焊工可以调整化学成分或进行厚板多层焊接。
2、光束旋转激光焊接
旋转激光束进行焊接的方法也可以大大减少焊㊣ 接件装配和光束对的要求。例如,2毫米厚的高强度合金钢板对接后,对接安装间隙从0.14毫米到0.25毫米;可以增█加到。对于4毫米厚的板,从0.23毫米增加到0.30毫米。梁中心和焊接中心之间的对齐公差从0.25mm增加到0.5mm。
激光焊接质量在线测试与『控制
利用等离子体的光、声、电荷信号检测激光焊接过◇程,近年来成为国内外研究的热点,少数研究成果达到闭环控制程度。