激光焊接技術在汽車制造中的應用
目前,激光及其復合焊接技術已在許多工業(yè)部門得到應用,而汽車是其中最重要的部門,最典型的例子是車身覆蓋件剪裁激光拼焊以及頂蓋與側圍的焊接。用激光將不同厚度、材質及性能的幾塊薄板拼焊起來,再沖壓成形。不但 ..
( 1) 能量密度高、適合于高速焊接。
( 2) 焊接時間短、材料本身的熱變形及熱影響區(qū)小,尤其適合高熔點、高硬度加工。 ( 3) 無電極、工具等的磨損消耗。 ( 4) 對環(huán)境無污染。 ( 5) 可通過光纖實現(xiàn)遠距離、普通方法難以達到的部位、多路同時或分時焊接。 ( 6) 很容易改變激光輸出焦距及焊點位置。 ( 7) 很容易搭載到機器人裝置上。 激光復合焊接技術具有顯著的優(yōu)點。對于激光復合焊接,優(yōu)點主要體現(xiàn)在: 無燒穿時焊縫背面下垂的現(xiàn)象,適用范圍更廣;對于激光- MIG 焊接,優(yōu)點主要體現(xiàn)在:較高的焊接速度、熔焊深度大、產生的焊接熱少、焊縫的強度高、焊縫寬度小及焊縫凸出小,從而使得整個系統(tǒng)的生產過程穩(wěn)定性好,設備可用性好及焊縫準備工作量和焊接后焊縫處理工作量小,焊接生產工時短、費用低、生產效率高。 四、激光- 電弧復合熱源焊接的主要形式 1. 激光- TIG 復合焊接 激光與TIG 復合焊接的特點是: ( 1) 利用電弧增強激光作用,可用小功率激光器代替大功率激光器焊接金屬材料。 ( 2) 在焊接薄件時可高速焊接。 ( 3) 可增加熔深,改善焊縫成形,獲得優(yōu)質焊接接頭。 ( 4) 可以緩和母材端面接口精度要求。 例如,當CO2 激光功率為0. 8kW,TIG 電弧的電流為90A ,焊接速度2m/ min 時,可相當5kW 的CO2 激光焊機的焊接能力,5kW 的CO2 激光束與300A 的TIG 電弧復合,焊接速度0. 5 ~5m/ min 時,獲得的熔深是單獨使用5kW 的CO2 激光束焊接時的1. 3 ~1. 6 倍。 2. 激光- 等離子弧復合焊接 激光等離子復合焊接采用如圖3 所示的同軸方式。等離子弧由環(huán)狀電極產生,激光束從等離子弧的中間穿過,等離子弧主要有兩個功能:一方面為激光焊接提供額外的能量,提高焊接速度,進而提高整個焊接過程的效率;另一方面等離子弧環(huán)繞在激光周圍,可以產生熱處理的效果,延長冷卻時間,也就減少了硬化和殘余應力的敏感性,改善了焊縫的微觀組織性能。 3. 激光- MIG 復合焊接 激光- MIG 復合焊的基本原理如圖4 所示。除了電弧向焊接區(qū)輸入能量外,激光也向焊縫金屬輸入熱量。激光復合焊技術并不是兩種焊接方法依次作用,而是兩種焊接方法同時作用于焊接區(qū)。激光和電弧在不同程度和形式上影響復合焊接的性能。在激光- MIG 復合焊接時,揮發(fā)不僅發(fā)生在工件的表面,同時也發(fā)生在填充焊絲上,使得更多的金屬揮發(fā),從而使激光的能量傳輸更加容易。 MIG 焊的特點在于電源成本低,焊縫橋聯(lián)性好,電弧穩(wěn)定性好,易于通過填充金屬改善焊縫結構。而激光束焊的特點在于熔深大,焊接速度高,熱輸入低,焊縫窄,但焊接更厚的材料需要更大功率的焊接激光器。同時激光復合焊接的熔池比MIG 焊的要小,工件變形小,大大減少了焊后糾正焊接變形的工作。激光- MIG 復合焊接,會產生兩個獨立的熔池,而后面的電弧輸入的熱量同時起到了焊后回火處理的作用,降低焊縫硬度( 尤其是焊鋼) 。由于激光復合焊接的焊接速度非常高,因此可以降低生產時間和生產成本。 4. 雙激光束焊接技術 在激光焊接過程中,由于激光功率密度大,使得焊接母材被迅速加熱熔化、氣化,生成高溫金屬蒸氣。在高功率密度激光的繼續(xù)作用下,很容易生成等離子體云,不僅減小工件對激光的吸收,而且使焊接過程不穩(wěn)定。如果在較大的深熔小孔形成后,減小繼續(xù)照射的激光功率密度,而已經形成的較大深熔小孔對激光的吸收較多,結果激光對金屬蒸氣的作用減小,等離子體云就能減小或消失。 |
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