激光焊接技術(shù)未來發(fā)展方向

激光焊接技術(shù)是一門綜合技術(shù)，包含激光技術(shù)、焊接技術(shù)、自動化技術(shù)、材料技術(shù)、機械制造技術(shù)及產(chǎn)品設(shè)計為一體的綜合技術(shù)，最終既體現(xiàn)為成套專用設(shè)備，又體現(xiàn)為與之配套的工藝。作為先進制造技術(shù)的重要組成部分，激光焊接技術(shù)在未來航空制造業(yè)有著廣闊的應(yīng)用前景。

激光焊接技術(shù)發(fā)展方向一：填充焊絲激光焊

激光焊接通常不填充焊絲，但對焊件裝配間隙要求很高，焊件間間隙必須小于一定范圍內(nèi)，由于實際生產(chǎn)中很難保證，因此縮小了激光焊接的應(yīng)用范圍。采用填絲激光焊，可大大降低對裝配間隙的要求。例如板厚2mm的鋁合金板，如不采用填充焊絲，板材間隙必須為零才能獲得良好的成形，如采用φ1.6mm的焊絲做為填充金屬，即使間隙增至1.0mm，也可保證焊縫良好的成形。此外，填充焊絲還可以調(diào)整化學(xué)成分或進行厚板多層焊。

激光焊接技術(shù)發(fā)展方向二：光束旋轉(zhuǎn)激光焊

使激光束旋轉(zhuǎn)進行焊接的方法，也可大大降低焊件裝配以及光束對中的要求。例如在2mm厚高強合金鋼板對接時，容許對縫裝配間隙從0.14mm增大到0.25mm;而對4mm厚的板，則從0.23mm增大到0.30mm。光束中心與焊縫中心的對準(zhǔn)允許誤差從0.25mm增加至0.5mm。

激光焊接技術(shù)發(fā)展方向三：激光焊接質(zhì)量在線檢測與控制

利用等離子體的光、聲、電荷信號對激光焊接過程進行檢測，近年來已成為國內(nèi)外研究的熱點，少數(shù)研究成果已達到了閉環(huán)控制的程度。激光焊接質(zhì)量檢測和控制系統(tǒng)所用傳感器及其功能簡單介紹如下：

(1)等離子體監(jiān)測傳感器

1)等離子體光學(xué)傳感器(PS)：它的作用是采集等離子體的特征光一紫外光信號。

2)等離子體電荷傳感器(PCS)：利用噴嘴做探針檢測由于等離子體帶電粒子(正離子、電子)的不均勻擴散而在噴嘴和工件之間形成的電位差。

(2)系統(tǒng)功能

1)識別激光焊接過程屬于何種方式。穩(wěn)定深熔焊過程，有等離子體，PS、PCS信號均很強;穩(wěn)定熱導(dǎo)焊過程，不產(chǎn)生等離子體，PS、PCS信號幾乎等于零;模式不穩(wěn)定焊過程，等離子體間斷性地產(chǎn)生和消失，相應(yīng)地PS、PCS信號間斷性地上升和下降。

2)診斷傳輸?shù)胶附訁^(qū)的激光功率是否正常、當(dāng)其他參數(shù)一定時，PS和PCS信號的強弱與入射到焊接區(qū)的功率大小有對應(yīng)關(guān)系。因此，監(jiān)視PS和PCS信號就可以知道導(dǎo)光系統(tǒng)是否正常，焊接區(qū)的功率是否發(fā)生了波動。

3)噴嘴高度自動跟蹤。PCS信號隨噴嘴-工件距離的增加而減小。利用這一規(guī)律進行閉環(huán)控制可以保證噴嘴-工件距離不變，實現(xiàn)高度方向的自動跟蹤。

4)焦點位置自動尋優(yōu)和閉環(huán)控制。在深熔焊范圍內(nèi)，光束焦點位置發(fā)生波動時，PS接收到的等離子體光信號亦隨之變化，以焦點位置處(此時小孔最深)PS信號最小。依據(jù)所發(fā)現(xiàn)的這個規(guī)律，可以實現(xiàn)焦點位置自動尋優(yōu)與閉環(huán)控制，使焦點位置波動小于0.2mm，熔深波動小于0.05mm。

激光焊接技術(shù)發(fā)展總結(jié)

人們在廣泛應(yīng)用激光焊接技術(shù)的同時，亦不斷對其進行深入的研究，針對其存在的缺點，利用其他熱源的加熱性能來改善激光對工件的加熱，在保持激光加熱優(yōu)點的基礎(chǔ)上，從而把激光與其他熱源一起進行復(fù)合熱源焊接，主要有激光與電弧、激光與等離子弧、激光與感應(yīng)熱源復(fù)合焊接以及雙激光束焊接等。復(fù)合焊接可增加焊接熔深，改善接頭性能，降低設(shè)備成本，提高焊接速度與生產(chǎn)率。總之，激光焊接生產(chǎn)效率高，加工質(zhì)量穩(wěn)定可靠，經(jīng)濟效益和社會效益良好。在新設(shè)備、新材料、新技術(shù)和新工藝層出不窮、不斷更新的時代，生產(chǎn)者不僅要了解激光焊接的特性、優(yōu)點和要求，還應(yīng)認(rèn)識到此領(lǐng)域的諸多創(chuàng)新和未來趨勢，只有這樣才能把握技術(shù)流行趨勢，才能時刻走在時代的前沿。

【金屬激光焊接設(shè)備】適用于各種復(fù)雜的焊接，不同設(shè)備的點焊和1毫米厚的焊縫焊接；多路光纖模式，同時焊接多工位；

【模具激光焊接設(shè)備】適用模具工業(yè)化，用于精密模具的維修，如數(shù)碼產(chǎn)品、手機、玩具、汽車、摩托車、模具等模具制造和成型行業(yè)；

【金銀首飾激光焊接】主要用于珠寶首飾、電子元件等、通信、工藝品等行業(yè)；

【大型激光焊接】應(yīng)用在汽車車身覆蓋件類零件的組焊，如汽車車門、側(cè)圍、天窗、地板、前倉、后倉、行李箱蓋。

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