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您的位置: 首页 ->  行业资讯 -> 怎么保 证不锈钢激光焊接品质的一致性
  激光焊 接是一种将材料通过激光产生的高温熔化进行永久连接,并成为 具有设定功能结构的加工技术。近年来,几乎所有的电子产品,如电脑、电视机、手机、数码相 机以及许多电子元器件等,在生产 制造中都不同程度地应用了激光焊接技术。激光焊 接已经渗透到了制造业的各个领域,直接影 响到产品的质量、可靠性 和寿命以及生产的成本、效率和市场反应速度。在大批 量激光焊接生产过程当中,如何保 证产品激光焊接品质的一致性,就是生 产管理过程中一个十分重要的课题。
  一般来讲,影响激 光焊接效果的因素可以概括为以下三个选择:①焊接材料的选择②激光焊接机的选择③加工工作台的选择。
  一、焊接材料的选择:
  激光焊 接效果与被加工材料的光学特性、物理特 性和机械特性有关。光学特性:包括材料的反射率、吸收率、透过率等;物理特性:包括热传导率、热扩散率、密度、比热、热容量、熔融液粘滞性、汽化温度等;机械特性:机械加工精度、应力强度、材料可焊性、工件清洁度等。
  首先在确定加工材料、尤其是 两种以上不同的材料进行焊接加工时,要参考相关文献,确定材 料能否被可靠的焊接,另外,不同材 料对不同激光波长的反射率也不相同,反射率越高,激光焊接越困难。
  另外,不同材 料的物理特性和机械特性也会对焊接效果产生至关重要的影响。一般来说,在点焊时,热传导率越大,焊接效果越好;相反,在缝焊时,热传导率越小,焊接效果越好。需要用 户根据不同的应用要求进行合理的选择。
  有时,即便是 同一种材料如铝,由于铝 的纯度及所掺杂元素的不同,因此有 时其材料型号不同,所造成 的焊接效果也不同,甚至相同型号的材料,来料批次不同,焊接效果也不尽相同;这时,需要用 户根据不同的情况,适当调 节激光焊接机的功率波形来改善。
  二、激光焊接机的选择
  在选择焊接机时,一般需 要考虑以下因素:
  1、光学特性:光斑大小(激光棒直径、光纤直径和类型、出射头参数)、焦面高度、景深、光斑位置、光斑入射角度;
  2、控制特性:反馈控制方式、功率波形的选择。
  焊接机 的光学特性在打样时就可以确定,用户在 最初试制产品时就可以直观的确定焊接效果,因此这里不再赘述,而是重 点介绍影响激光焊接一致性的激光控制特性。
  目前在 市场上销售的激光焊接机从控制特性上主要分为两大类:电流负 反馈和激光功率负反馈。
  电流负 反馈是控制激光泵浦氙灯电流使其每次保持氙灯电流恒定的一种控制方式。但是,激光输 出功率与泵浦氙灯的电流并不是成线性正比关系,而且随 着泵浦氙灯使用时间的延长,电光转 换效率显著降低,就会使 输出激光能量减小,从而影 响焊接效果的一致性。
  激光功 率负反馈是在激光腔的输出端加一个光电检测器,将检测 到的激光功率与所需的激光功率进行比较,进而控 制氙灯泵浦电流大小的一种控制方式。
  激光功 率负反馈分为实时负反馈和非实时负反馈两种。实时负反馈就是在一个激光功率脉冲内将检测 到的激光功率与所需的激光功率进行比较,进而控 制氙灯泵浦电流大小的一种控制方式。非实时 负反馈是将前一个脉冲检测到的激光功率波形与设定波形进行比较,然后确 定下一个脉冲激光泵浦氙灯电流大小的控制方式。
  与电流 负反馈控制相比,采用激光功率负反馈,输出激 光能量的控制精度可以大大提高,尤其适 合于大批量生产当中。
  在近似 相同输出功率条件下,电流负 反馈下的能量不稳定度大于8%,而激光 功率负反馈下的输出能量不稳定度小于3%。而且随 着激光焊接机泵浦氙灯使用时间的延长,泵浦氙 灯的电光转换效率会进一步降低,电流负 反馈状态下输出能量会逐渐减少,需要质 量控制人员经常检测输出激光能量,从而增加生产成本。而采用 激光功率负反馈时,系统在 自动的比较输出激光能量的大小并实时调节补偿泵浦氙灯电流的大小,因此可 以保证输出激光能量始终在一个比较稳定的范围内。
  另外,采用激 光功率负反馈控制的激光焊接机很容易实现激光功率的波形控制,实际上,对于不同的材料,采用不 同的激光功率波形,可以使 焊接效果更加精美,有时甚 至采用传统方式焊接不了的材料也可以通过改变激光功率波形而得到比较好的焊接效果。
  在选择 激光功率波形时,一般来讲,在输出 相同的激光能量的前提下,脉宽越宽,焊斑越大;激光功 率波形峰值功率越高,焊斑越深。目前来 没有一套完整的激光功率波形的设置方法,用户可 在使用过程中逐步摸索,探寻适 合自己产品的激光功率波形。
  激光焊接机的选择,对批量 加工成品率影响至关重要;因此,用户在 条件许可的前提下,可尽量 采用激光功率实时负反馈焊接机来提高产品的优良率。
  三、加工工作台的选择:
  在大批量生产当中,往往需 要采用自动工作台来提高生产效率,因此工 作台的不同也会对焊接效果产生很大的影响。工作台 的具体选择从理论上讲,精度越高越好;但精度越高,工作台 的制作成本也越高,因此需 要选择合适的工作台。另外,是否使 用保护气体或选择不同的保护气体,同样会 对实际的焊接效果会产生很大的影响。工作台 相关的特性主要要考虑以下几个方面:
  移动特性:移动精度、重复性、移动速度。
  夹具特性:夹具精度、散热能力、夹持力、方便性。
  辅助气体:形状、孔径、气体种类、流量、压力、角度、距离。
  四、总结
  在实际焊接生产当中,会出现 各种各样的问题,如何判 别问题出现的原因,怎样解决这些问题,也是生 产工艺管理过程中非常重要的一环。
  一般来说,在所焊 接产品的同一部位连续出现焊接不良,很有可 能是工作台和夹具有问题,这时,需要从 夹具和工作台方面入手解决问题;如果来料批次不同,引起了焊接加工不良,可能是来料问题,需要检 查更换来料或改变激光焊接机波形设定工艺条件进行解决;如果偶 尔有焊穿和虚焊现象,可以检 查焊接机的能量稳定性或工作台及夹具是否存在问题。
  总之,焊接产 品的质量保证是一个非常复杂的系统工程,每一个 细小的环节都会影响产品的优良率。这就需要用 户根据不同的情况进行总结,找出适 合各自产品特点的焊接质量控制方法。
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