激光束焊接
編輯激光束焊接(LBW)是一種通過使用激光來連接金屬或熱塑性塑料片的焊接技術。光束提供了集中的熱源,可以進行窄而深的焊接和高焊接速率。該過程通常用于自動化等大批量應用中,例如汽車行業。它基于鎖孔或穿透模式焊接。
激光束焊接的操作
編輯像電子束焊接(EBW)一樣,激光束焊接具有高功率密度(大約1 MW / cm?2),從而導致較小的熱影響區以及較高的加熱和冷卻速率。激光的光斑尺寸可以在0.2毫米至13毫米之間變化,盡管僅使用較小的尺寸進行焊接。穿透深度與所提供的功率成正比,但也取決于焦點的位置:當焦點稍低于工件表面時,穿透深度xxx。可以使用連續或脈沖激光束。毫秒級脈沖用于焊接薄材料(例如剃須刀片),而連續激光系統用于深層焊接。
激光束焊接是一種通用工藝,能夠焊接碳鋼、HSLA鋼、不銹鋼、鋁和鈦。由于高冷卻速度,在焊接高碳鋼時會產生裂紋。焊接質量很高,類似于電子束焊接。焊接速度與所提供的功率成正比,但也取決于工件的類型和厚度。氣體激光器的高功率能力使其特別適合大批量應用。激光束焊接在汽車行業特別占優勢。
與EBW相比,激光束焊接的一些優點是:
激光束焊接的一種衍生產品是激光混合焊接,它將激光束焊接的激光與諸如氣體金屬電弧焊的電弧焊方法相結合。這種組合允許更大的定位靈活性,因為GMAW提供熔融金屬以填充接頭,并且由于使用了激光,與GMAW通常可以提高的焊接速度相比。焊接質量也趨于更高,因為降低了咬邊的可能性。
激光束焊接的設備
編輯自動化和CAM
盡管激光束焊接可以手工完成,但是大多數系統是自動化的,并且使用基于計算機輔助設計的計算機輔助制造系統。激光焊接也可以與銑削結合形成最終零件。
最近,RepRap項目一直致力于熔融絲的制造,后來擴展到開源激光焊接系統的開發。這樣的系統已經被充分表征,可以在減少傳統制造成本的同時,在廣泛的應用中使用。
激光
- 常用的兩種類型的激光器是固態激光器(特別是紅寶石激光器和Nd:YAG激光器)和氣體激光器。
- xxx種類型的使用幾個固體介質,包括合成紅寶石(之一鉻在氧化鋁)、釹玻璃,并且最常見的類型,釹在釔鋁石榴石(ND:YAG)。
- 氣體激光器使用氦、氮和二氧化碳等氣體的混合物(CO2激光器)作為介質。
- 但是,不管哪種類型,當介質被激發時,它都會發出光子并形成激光束。
固態
固態激光器的工作波長約為1?微米,比用于焊接的氣體激光器要短得多,因此,操作人員必須佩戴特殊的眼鏡或使用特殊的屏幕以防止視網膜損傷。Nd:YAG激光器可以在脈沖模式和連續模式下工作,但其他類型僅限于脈沖模式。最初仍然流行的固態設計是單晶體,形狀為直徑約20毫米,長200毫米的棒狀,其端部被磨平。該棒被包含氙氣或k氣的閃光管包圍。閃爍時,激光會發出持續約兩毫秒的光脈沖。盤狀晶體在工業中越來越受歡迎,并且閃光燈由于其高效率而被二極管取代。紅寶石激光器的典型功率輸出是10–20 W,而Nd:YAG激光器的輸出功率在0.04–6,000 W之間。為了將激光束傳送到焊接區域,通常使用光纖。
煤氣
氣體激光器使用高壓,低電流電源來提供激發用作激光介質的氣體混合物所需的能量。這些激光可以連續和脈沖兩種方式工作,CO2氣體激光束的波長為10.6μm,深紅外,即“熱”。光纖電纜吸收并被該波長破壞,因此使用了剛性的透鏡和反射鏡傳輸系統。氣體激光器的功率輸出可能比固態激光器高得多,達到25??kW。
纖維
在光纖激光器中,主要介質是光纖本身。它們的功率高達50 kW,并且越來越多地用于機器人工業焊接。
激光束傳送
現代激光束焊接機可以分為兩種類型。在傳統類型中,激光輸出移動以跟隨接縫。通常,這可以通過機器人來實現。在許多現代應用中,使用遠程激光束焊接。在這種方法中,借助于激光掃描儀使激光束沿著接縫移動,從而使機械臂不再需要跟隨接縫。遠程激光焊接的優點是焊接過程的速度更高,精度更高。
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