一、激光焊接機常用焊接參數
影響激光焊(han)(han)接質量的工藝參數(shu)較多,如(ru)功(gong)率(lv)密度、激光脈沖(chong)波形、離焦量、焊(han)(han)接速度和輔助吹保護氣(qi)等。
1、激光功率密度
功(gong)率(lv)密(mi)度是激光(guang)加工中(zhong)最關鍵的參數(shu)之一。采用(yong)較(jiao)高的功(gong)率(lv)密(mi)度,在(zai)(zai)微(wei)秒時間范圍(wei)(wei)內,表層(ceng)即可(ke)加熱至沸(fei)點,產(chan)生(sheng)大(da)量汽(qi)化。因此,高功(gong)率(lv)密(mi)度對(dui)于(yu)材料(liao)去除加工,如(ru)打孔、切割、雕刻(ke)十分有利。對(dui)于(yu)較(jiao)低功(gong)率(lv)密(mi)度,表層(ceng)溫度達到(dao)沸(fei)點需(xu)要經(jing)歷(li)數(shu)毫秒,在(zai)(zai)表層(ceng)汽(qi)化前,底層(ceng)達到(dao)熔點,易形成良(liang)好的熔融(rong)焊(han)(han)接。因此,在(zai)(zai)熱傳(chuan)導(dao)型(xing)激光(guang)焊(han)(han)接中(zhong),功(gong)率(lv)密(mi)度范圍(wei)(wei)在(zai)(zai)104-106W/cm2。
2、激光脈沖波形
脈沖(chong)波形在焊接(jie)中(zhong)是(shi)一個重(zhong)(zhong)要問題,尤(you)(you)其對于(yu)(yu)薄片焊接(jie)更為重(zhong)(zhong)要。當(dang)高(gao)(gao)強度(du)激(ji)(ji)光(guang)束(shu)射(she)至(zhi)材(cai)(cai)料表面,材(cai)(cai)料表面將會(hui)有(you)60~90%的激(ji)(ji)光(guang)能量(liang)反(fan)射(she)而(er)損失掉,尤(you)(you)其是(shi)金、銀、銅、鋁、鈦等材(cai)(cai)料反(fan)射(she)強、傳(chuan)熱快。一個激(ji)(ji)光(guang)脈沖(chong)訊號(hao)過程中(zhong),金屬的反(fan)射(she)率隨時(shi)(shi)間而(er)變(bian)化(hua)。當(dang)材(cai)(cai)料表面溫度(du)升(sheng)高(gao)(gao)到(dao)熔點時(shi)(shi),反(fan)射(she)率會(hui)迅速下降(jiang),當(dang)表面處于(yu)(yu)熔化(hua)狀態(tai)時(shi)(shi),反(fan)射(she)穩定于(yu)(yu)某一值。
3、激光脈沖寬度
脈(mo)(mo)寬(kuan)(kuan)(kuan)是脈(mo)(mo)沖(chong)焊接的(de)重要參(can)數(shu)之一(yi),它既(ji)是區(qu)(qu)別于(yu)材(cai)料(liao)(liao)去除和材(cai)料(liao)(liao)熔(rong)化(hua)的(de)重要參(can)數(shu),也是決定加工設備造(zao)價及(ji)體積的(de)關鍵參(can)數(shu)。脈(mo)(mo)寬(kuan)(kuan)(kuan)由熔(rong)深與熱(re)影響分區(qu)(qu)確定,脈(mo)(mo)寬(kuan)(kuan)(kuan)越長熱(re)影響區(qu)(qu)越大(da),熔(rong)深隨脈(mo)(mo)寬(kuan)(kuan)(kuan)的(de)1/2次方(fang)增(zeng)加。但脈(mo)(mo)沖(chong)寬(kuan)(kuan)(kuan)度的(de)增(zeng)大(da)會(hui)降低峰值(zhi)功率,因此增(zeng)加脈(mo)(mo)沖(chong)寬(kuan)(kuan)(kuan)度一(yi)般用于(yu)熱(re)傳導(dao)焊接方(fang)式,形(xing)成(cheng)的(de)焊縫尺寸(cun)寬(kuan)(kuan)(kuan)而淺,尤其適合薄板和厚板的(de)搭(da)接焊。但是,較(jiao)低的(de)峰值(zhi)功率會(hui)導(dao)致多余的(de)熱(re)輸入,每種材(cai)料(liao)(liao)都有一(yi)個可(ke)使熔(rong)深達(da)到最大(da)的(de)最佳脈(mo)(mo)沖(chong)寬(kuan)(kuan)(kuan)度。
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。離焦方式有兩種:正離(li)(li)焦(jiao)與(yu)負離(li)(li)焦(jiao)。焦(jiao)平面位(wei)于工件(jian)上方為正離(li)(li)焦(jiao),反之為負離(li)(li)焦(jiao)。按幾何光學理論,當正負離(li)(li)焦(jiao)平面與(yu)焊接(jie)平面距(ju)離(li)(li)相等(deng)時(shi),所(suo)對應平面上的功率密(mi)度近似相同,但實際上所(suo)獲得的熔池(chi)形狀有(you)一定(ding)差異(yi)。負離(li)(li)焦(jiao)時(shi),可獲得更大的熔深,這與(yu)熔池(chi)的形成過(guo)程有(you)關(guan)。
5、焊接速度
焊(han)(han)(han)接速(su)(su)(su)度(du)(du)決定(ding)了焊(han)(han)(han)接表面質量、熔(rong)深、熱(re)影(ying)響區等(deng)。焊(han)(han)(han)接速(su)(su)(su)度(du)(du)的(de)快(kuai)慢會影(ying)響單位(wei)時間內的(de)熱(re)輸(shu)入量,焊(han)(han)(han)接速(su)(su)(su)度(du)(du)過(guo)慢,則熱(re)輸(shu)入量過(guo)大(da),導致工件燒穿(chuan),焊(han)(han)(han)接速(su)(su)(su)度(du)(du)過(guo)快(kuai),則熱(re)輸(shu)入量過(guo)小,造(zao)成工件焊(han)(han)(han)不透。通(tong)常采用(yong)降低焊(han)(han)(han)接速(su)(su)(su)度(du)(du)的(de)方(fang)法(fa)來(lai)改善熔(rong)深。
6、輔助吹保護氣
輔助吹(chui)保(bao)護(hu)氣(qi)在高(gao)功率激光(guang)焊接(jie)中(zhong)是必(bi)不可少(shao)的(de)一道(dao)工(gong)(gong)序。一方(fang)面是為了防止金屬材料(liao)(liao)濺射而污染聚焦(jiao)鏡;另一方(fang)面是為了防止焊接(jie)過程(cheng)(cheng)中(zhong)產生(sheng)的(de)等(deng)離子體過多(duo)聚焦(jiao),阻擋激光(guang)到達材料(liao)(liao)表面。激光(guang)焊接(jie)過程(cheng)(cheng)常使(shi)用氦、氬、氮(dan)等(deng)氣(qi)體保(bao)護(hu)熔池,使(shi)工(gong)(gong)件在焊接(jie)工(gong)(gong)程(cheng)(cheng)中(zhong)免受氧化。保(bao)護(hu)氣(qi)體種類和氣(qi)流(liu)大小、吹(chui)氣(qi)角度等(deng)因素對(dui)焊接(jie)結(jie)果有較大影響,不同(tong)的(de)吹(chui)氣(qi)方(fang)法也(ye)會(hui)對(dui)焊接(jie)質量產生(sheng)一定(ding)的(de)影響。
二、激光焊接機怎么調焦點
激光焊接機(ji)聚焦(jiao)(jiao)的激光束(shu)在(zai)焦(jiao)(jiao)點附(fu)近有一(yi)個(ge)束(shu)腰(yao),束(shu)腰(yao)的最小(xiao)截面處是透鏡(jing)的焦(jiao)(jiao)平面,也就是最小(xiao)光斑的所處位置。焦(jiao)(jiao)深(shen)隨(sui)焦(jiao)(jiao)數增加面增加。在(zai)焦(jiao)(jiao)深(shen)范圍(wei)內,功率密(mi)度變(bian)化較小(xiao)。
激光焊接機怎么調(diao)(diao)焦點(dian),重點(dian)提示如(ru)果沒有經過(guo)專門(men)的技術培(pei)訓,請不要進行(xing)下列操(cao)作,因為激(ji)光(guang)焊接機激(ji)光(guang)器以及(ji)焦點(dian)的調(diao)(diao)整必須由(you)經過(guo)專門(men)培(pei)訓的人員(yuan)進行(xing),否(fou)則會(hui)因激(ji)光(guang)器失(shi)調(diao)(diao)或(huo)調(diao)(diao)偏造成光(guang)路上其它組件的損(sun)壞。
1、檢查基準光源
紅色(se)的半(ban)導(dao)體激光是整(zheng)(zheng)個光路的基(ji)準(zhun),必須(xu)首先(xian)確保(bao)其準(zhun)確性。用一個簡易的高度規檢查紅光是否與光具(ju)座導(dao)軌頂面平行(xing),并處(chu)于光具(ju)座兩條導(dao)軌間的中(zhong)心線上,如出(chu)現偏差(cha),可(ke)以通過(guo)6個緊固螺釘(ding)進行(xing)調(diao)整(zheng)(zheng)。調(diao)整(zheng)(zheng)好后注(zhu)意再(zai)檢查一遍所有(you)緊固螺釘(ding)是否已經完全(quan)擰緊。
2、調整輸出鏡(輸出介質膜片)位置
調(diao)整(zheng)輸(shu)出(chu)鏡前(qian),應將裝有YAG棒(bang)(bang)的(de)聚光腔(qiang)拿(na)開,以免(mian)因光路中(zhong)YAG棒(bang)(bang)的(de)折射偏(pian)差影響調(diao)整(zheng)的(de)準(zhun)確性(xing)。
輸出介質膜片的(de)準確(que)位(wei)置應(ying)該是使紅(hong)光(guang)位(wei)于其(qi)中心位(wei)置并能將(jiang)紅(hong)光(guang)完(wan)(wan)全反射回(hui)紅(hong)光(guang)的(de)出射孔,否(fou)則應(ying)通過膜片架的(de)旋鈕進(jin)行仔細調整。注意(yi)調整完(wan)(wan)后(hou)(hou)應(ying)將(jiang)膜片架調節旋鈕上的(de)鎖緊(jin)圈完(wan)(wan)全鎖緊(jin),確(que)保其(qi)位(wei)置的(de)穩定性,然(ran)后(hou)(hou)再一次檢(jian)查其(qi)反射光(guang)的(de)位(wei)置是否(fou)保持在原位(wei)。
3、檢查YAG棒的安裝位置
用透明(ming)膠(jiao)紙分別貼在(zai)YAG棒套的(de)(de)(de)兩(liang)端,觀察紅(hong)光光斑是否在(zai)兩(liang)個(ge)棒套管(guan)的(de)(de)(de)正(zheng)中間位(wei)置(zhi),如有偏(pian)差,應通過(guo)調整(zheng)(zheng)聚光腔(qiang)的(de)(de)(de)位(wei)置(zhi)加以修正(zheng)。然后觀察YAG棒的(de)(de)(de)反(fan)射光位(wei)置(zhi),應與紅(hong)光的(de)(de)(de)出(chu)射孔重(zhong)合(he),否則(ze)在(zai)兼顧(gu)紅(hong)光盡(jin)可能(neng)保持(chi)在(zai)棒套管(guan)中心位(wei)置(zhi)的(de)(de)(de)前提(ti)下(xia)調整(zheng)(zheng)聚光腔(qiang)的(de)(de)(de)位(wei)置(zhi),使反(fan)射光盡(jin)量(liang)與出(chu)射孔靠攏,至少應保證(zheng)調整(zheng)(zheng)到與出(chu)射孔的(de)(de)(de)偏(pian)差小(xiao)于1mm。
4、調整全反鏡(全反介質膜片)位置
第一步:檢(jian)查(cha)紅(hong)光是(shi)否在(zai)介(jie)(jie)質膜片的(de)中(zhong)間位(wei)置,否則應調整介(jie)(jie)質膜片架的(de)安裝位(wei)置使紅(hong)光在(zai)介(jie)(jie)質膜片的(de)中(zhong)心。
第二(er)步(bu):粗(cu)調介質膜片架(jia)旋(xuan)鈕,使(shi)紅(hong)光反射回出射孔。
第三步:開(kai)啟激光(guang),200A左右,脈寬調(diao)整到(dao)約2ms,重復頻率調(diao)整到(dao)0Hz,踩一(yi)下腳踏開(kai)關使(shi)(shi)脈沖氙燈閃光(guang),此(ci)時用(yong)完(wan)全(quan)暴光(guang)的全(quan)黑像(xiang)紙(zhi)放在輸(shu)(shu)出鏡前,可(ke)以觀察到(dao)有激光(guang)輸(shu)(shu)出,反復調(diao)整膜(mo)片架的兩個旋鈕,使(shi)(shi)輸(shu)(shu)出光(guang)斑(ban)最(zui)(zui)(zui)圓且均(jun)勻,然后逐漸(jian)降低電流至120A左右,進一(yi)步反復仔(zi)細(xi)地微調(diao)旋鈕,盡可(ke)能使(shi)(shi)打到(dao)像(xiang)紙(zhi)上的光(guang)斑(ban)最(zui)(zui)(zui)圓且最(zui)(zui)(zui)強部分集(ji)中在光(guang)斑(ban)中心(xin)。
第四步:檢查激(ji)光(guang)(guang)(guang)(guang)是(shi)否與紅(hong)光(guang)(guang)(guang)(guang)重(zhong)合,將像(xiang)紙固(gu)定(ding)在激(ji)光(guang)(guang)(guang)(guang)輸(shu)出(chu)(chu)鏡的前端并盡量遠離輸(shu)出(chu)(chu)鏡的位置,發(fa)出(chu)(chu)一個激(ji)光(guang)(guang)(guang)(guang)脈沖,觀(guan)察像(xiang)紙上的光(guang)(guang)(guang)(guang)斑中(zhong)(zhong)心是(shi)否與紅(hong)光(guang)(guang)(guang)(guang)中(zhong)(zhong)心重(zhong)合,如不重(zhong)合,可(ke)以微調輸(shu)出(chu)(chu)鏡和(he)全反鏡,使光(guang)(guang)(guang)(guang)斑與紅(hong)光(guang)(guang)(guang)(guang)重(zhong)合,然后再(zai)將像(xiang)紙固(gu)定(ding)在離激(ji)光(guang)(guang)(guang)(guang)器輸(shu)出(chu)(chu)鏡800~1000mm的地(di)方,再(zai)次檢查光(guang)(guang)(guang)(guang)斑是(shi)否與紅(hong)光(guang)(guang)(guang)(guang)重(zhong)合。如能較好地(di)重(zhong)合,激(ji)光(guang)(guang)(guang)(guang)器即調整到了(le)最佳狀態(tai)。
第五步:鎖緊各個調節(jie)旋鈕(niu),再一次檢查像紙(zhi)上的光(guang)斑(ban)是(shi)否良(liang)好,并(bing)與紅光(guang)同(tong)軸。否則(ze)應(ying)重新(xin)調整。
5、檢查光閘的位置
人工旋轉反射(she)(she)鏡片(pian)支架,將光閘(zha)推(tui)至擋光位(wei)置(zhi)(zhi),觀察紅光是(shi)否(fou)在(zai)鏡片(pian)的(de)(de)中(zhong)間,其(qi)反射(she)(she)光是(shi)否(fou)位(wei)于光束終止器(qi)中(zhong)心的(de)(de)吸收錐(zhui)體上,如(ru)位(wei)置(zhi)(zhi)不正(zheng)確可(ke)稍加調整,最后,應(ying)特別(bie)注意仔細檢查一下光閘(zha)反射(she)(she)鏡片(pian)是(shi)否(fou)清潔(jie),受(shou)污染(ran)的(de)(de)鏡片(pian)在(zai)使用中(zhong)很快會炸裂。
激光焊接(jie)時熔池的熔探和形(xing)狀除(chu)了與材料本身(shen)的熱(re)物理性(xing)質(zhi)(zhi)有關外,主要受激光光斑性(xing)質(zhi)(zhi)、功率密度、焊接(jie)速度,以及保護(hu)氣(qi)體(ti)等因素(su)影響(xiang)。