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激光电弧复合焊工艺

发布时间 : 2018-09-27 浏览次数 : 491
新型奥迪A8汽车的生产中,其的侧顶梁上有各种规格和形式的接头,它采用了激光复合焊工艺,焊缝共计4.5m长。

激光电弧复合焊有话要说。

激光电弧复合焊是将激光热源和作为第二热源的电弧复合起来作用在同一熔池上的焊接方法。激光电弧复合焊结合了激光和电弧的优势,使其既具备一般电弧焊的高适应性特点,又具备激光焊接的大熔深、高速、低变形的特点。激光电弧复合焊中所添加的电弧主要有TIG电弧、等离子弧和GMA电弧(即熔化极气体保护焊,包括MIG焊和MAG焊)。激光-GMA电弧复合焊是目前最受业界瞩目,研究和应用最广的一种。
 
   
 
激光-电弧复合焊原理图
 
激光电弧复合焊工艺分析:由于激光复合焊相对于激光自熔焊有更好的间隙适应性, 激光和电弧的相互作用可以达到更宽的熔宽和更深的熔深, 并且拥有较高的焊接效率。而且还可用于厚板的多层多道焊接。因此激光复合焊的应用也随之越来越广泛。

在激光复合焊接时, 除了我们行业内熟识的激光热源外还存在另外一种热源— — 电弧。焊接电弧是指由焊接电源供给的, 具有一定电压的两电极间或电极与母材间, 在气体介质中产生的强烈而持久的放电现象。

焊接电弧的本质其实与雷雨天气时空中的闪电是相同的, 只不过焊接电弧是人为可控的。通常与激光复合的热源有TIG( 钨极氩弧焊) 和MIG( 熔化极惰性气体保护焊) 。TIG和MIG最大的区别之处就在于其放电产生电弧的电极不同。TIG的电极是由钨针构成的, 由于钨的熔点很高, 在焊接时其损耗很小, 需要时可以额外地填加焊料进行焊接。MIG,顾名思义,其产生电弧的电极是焊丝, 在焊接时由送丝机源源不断地向前送丝, 而焊丝的末端会由于电弧的作用而不断熔化, 过渡到熔池并形成焊缝的一部分。

电弧焊时的能量是由弧焊电源来提供的。弧焊电源的正、负两极通过工件和焊枪上的电极导通而形成回路, 从而引燃电弧并维持电弧稳定地燃烧。弧焊电源与普通的电力电源不同, 是一种提供低电压、大电流的电源, 电流一般可以达到几百安培, Fronius T PS5000弧焊电源的最大焊接电流可达500A, 而正常焊接时电压值只有几十伏特。弧焊电源按照其输出电流的形式可分为直流电源、交流电源及脉冲电源等。弧焊时最主要的工艺参数就是焊接电流和焊接电压,而脉冲焊Fronius激光复合焊接头(MIG)接时会有脉冲频率及脉冲峰值等一些参数可调节。

弧焊焊接时焊接电流主要决定了焊缝的熔深和余高。焊接电流增大后, 并且作用在工件的电弧推力和热输入均增加, 热源位置下移,也有利于热量向深度方向传导, 熔深增加。熔深和焊接电流近于正比关系。在熔化极气体保护焊时, 通常是通过改变送丝速度来改变焊接电流, 增加电流需要相应增加焊丝进给速度, 保证送丝量和焊丝熔化量的平衡, 由于焊丝进给量的增加, 并且熔宽增加较少,所以余高增大。

另外,MIG焊时,焊接电流与焊丝的直径也相关, 焊接电流不变时,焊丝越细, 送丝速度就越快, 反之亦然。电流增大后, 弧柱直径增大, 会使熔宽增加, 但是电弧潜入工件的深度增大, 电弧斑点移动范围受到限制, 因此熔宽的增加量较小, 也就是熔宽增加量小于熔深增加量。弧焊焊接中, 焊接电流过大时, 通常会出现咬边、气孔、穿孔( 对于薄板而言) 及焊瘤等缺陷。由于焊接热输入过大, 工件的变形会更严重, 焊缝的热影响区加大, 且更容易产生脆性的过热组织, 韧性下降, 会影响到焊缝结构的强度。

焊接电压实际是指电弧电压, 电弧电压与电弧弧长相关, 其主要影响了弧焊过程的稳定性及焊缝熔宽的大小。电弧电压增大后, 电弧功率加大, 工件热输入有所增大, 同时弧长变长, 电弧分布半径增大, 因而熔深略有减小而熔宽增大。由于焊接电流不变, 即送丝量不变, 熔宽增加, 余高自然减小。

电弧电压过大时, 弧长过长, 气体保护效果不好, 容易造成焊接过程不稳定, 及在一些角接焊缝或较深坡口里施焊时, 还易造成弧偏吹。而电弧电压过小时, 容易形成短路过渡,即焊丝末端熔化形成的熔滴与熔池形成短路,焊接飞溅明显增加。电弧焊时为了得到合适的焊缝成型, 在增大焊接电流时也要适当的提高焊接电压, 在熔化极电弧焊时, 通常电弧电压要根据焊接电流来确定。

根据不同的焊接方法及弧焊系统有不同的经验公式来估算合适的电流、电压值, 这对操作者的个人经验及素质有很大的要求。为了简化实际操作的难度, 保证焊接电流和电压能够处在最佳的配合状态, 现在已经发展了一元化MIG焊接系统,简而言之,就是通过调节送丝速度, 而弧焊电源系统自动匹配恰当的电流和电压值。在实际焊接时, 可以对电流或电压等参数进行微调以达到最佳的焊接效果。

激光电弧复合焊涉及两种热源,需要对激光焊接的工艺参数和弧焊的工艺参数进行联合优化,才能达到最优的焊接质量和焊接效果。

制造、生产出一款好的汽车产品,并不是说一种焊接技术用到底就OK了,其实涉及的技术是繁不胜数的,而激光电弧复合焊可以让你实时掌握状态。自动化的焊接代替了人工,生产出有质量、有美感的汽车。

 
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