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焊接机器人激光-电弧复合焊

发布者:唐山鑫嘉源五金销售有限公司2021-05-26
       1. 激光-电弧复合焊特点
  与传统焊接方法相比,激光焊接由于功率密度高、焊接速度快、焊缝深宽比大、热输入量小、热影响区小以及焊后变形小等显著优点,已得到广泛的应用。然而,单纯激光焊接存在的局限性:①受光束质量、激光功率的限制,激光束的穿透深度有限,现有的高功率高光束质量的激光器价格昂贵;②采用高功率激光焊接过程中,等离子体控制困难,由于激光焊接过程中形成的等离子体对于激光的吸收和反射,降低利用率,导致焊接过程稳定性恶化;③激光焊接熔池凝固速度快,易于产生气孔、冷裂纹,同时合金元素容易偏析,出现热烈纹缺陷。针对这些问题,20世纪70年代末英国学者Steen率先提出了激光-电弧复合焊接的概念,并成为焊接领域研究的热点。广义的激光复合焊主要包括激光-电弧复合焊(LB-GTAW、LB-GMAW、LB-PAW等),激光-感应热源复合焊,激光-电阻缝焊(LB-RSW)复合焊以及双激光束复合焊等。其中,激光-电弧复合焊接技术的研究和应用*为广泛。
  激光-电弧复合是指为了满足材料使用的要求,将激光热源与电弧热源相结合对材料进行处理的一种技术。作为先进的连接技术,激光-电弧复合焊接具有技术优势:
  1)降低焊接成本。熔融金属表面的反射率要比固态金属表面的反射率低。当激光辐射到母材的液态熔池时,母材能够吸收更多的激光的能量,提高熔化深度。复合热源焊接与同等功率的单独激光焊接相比平均提高熔深50%以上,同等熔深条件下可以提高焊接速度1~2倍。这就意味着降低了激光器的功率等级,提高效率,从而降低焊接成本。
  2)降低焊缝成本。激光与电弧复合焊接所形成的较大熔池,可以确保熔化金属与固态母材的润湿性、消除焊缝咬边现象。而且激光和电弧的能量都可以单独调节,将两种热源适当组合即可获得不同的焊缝深宽比。
  3)减少焊接缺陷和提高微观组织。复合热源焊接时能够有效地减缓熔池金属的凝固速度,使相变能够充分地进行,有利于焊接熔池中气体的逸出,提高焊缝质量。减少气孔、裂纹、咬边等缺陷。
  4)增加适应性。电弧的加入增加了工件表面融合区宽度,使得激光-电弧复合焊接降低了对装配间隙、对中和错边的敏感性。激光-GMA复合比激光-GTA复合提高工艺适应性的效果更为明显。
  5)焊接过程更稳定。激光GTA复合焊接时,激光等离子体为电弧稳定燃烧提供充足的带电粒子,使得电弧燃烧稳定并吸引电弧,在高速焊接时不易发生电弧漂移或拉断现象。当激光-GMA复合焊接时,由于激光和电弧之间的作用使焊接过程变得非常稳定,甚至可以实现无飞溅焊接。
  6)焊接效率大大提高。激光与电弧复合能够提高焊接速度,而且与常规弧焊相比,比输入量较小,因此热影响小,这就意味着焊后变形量较小,相应的焊后处理表面工作减少,工作效率提高。
  7)更适用于焊接一些材料。当采用直流反接时,电弧可在激光焊接之前清洁焊缝表面,去除氧化膜,从而更有利于焊接铝合金。
  一般来讲,激光与电弧的联合应用有两种方式。一种方式是沿焊接方向,激光与电弧以一段距离前后串行排布,两者之间分离,不存在激光等离子与电弧等离子相互作用。