激光混合焊接技具有的优点与未来发展!
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【不锈钢加工】激光混合焊接能在高速焊接时电弧焊接的较高的稳定性、更大的熔深、较大缝隙的焊接能力、焊缝的韧性更好、通过焊丝可以调整焊缝组织结构等。焊缝的设计型式和焊缝标准的评价随着激光焊接技术的发展也不断进行着改变与完善,特别是近些年镀锌板、三层板和超高强钢板的广泛应用,对接头的设计型式提出了更高的要求,焊缝标准的评价也不断细化和优化,这不仅为制造优质的焊接车身提供了保证,也为焊缝的返修提供了理论依据。
电弧焊接的特点是有廉价的能量来源,激光焊接工艺容许大的焊接深度、高的焊接速度、低的热负荷以及狭窄的焊缝接头,在一定密度下,激光光束会在金属材料中产生“深焊缝效应”,只要激光功率足够大,就可以焊接壁厚较大的零件。因此,激光混合焊接容许采用更高的焊接速度,由于电弧和激光束之间的相互作用,工艺稳定性很好,增加了热效率以及改进了工件公差。此外,熔池也比金属极气保护焊接要小一些,热输入较小,热影响区也较小,使得焊接结构变形就比较小,减少了焊后后续校直的工作量。因为有两个不同的焊接熔池,随后来自电弧的热输入会给激光束焊接区域(特别是钢铁)进行回火处理,将硬度值更加均匀地分配到接头的各个部分。
与激光焊接工艺相比,激光混合焊接工艺所需要的投资费用可以大为减少,其优势主要体现在更高的工艺稳定性、更高的桥接能力、更深的穿透性和更大的韧性以及不需要在焊接机头上使用压力轮,显着改进了焊接的可及性。与金属极气保护焊接工艺相比,激光混合焊接工艺的优点为焊接速度更高、当焊接速度更高时穿透性更大、热输入值较低、拉伸强度更高、焊缝接头较狭窄等。
激光混合焊接技术具有显著的优点。对于激光混合,优点主要体现在:更大的熔深/较大缝隙的焊接能力;焊缝的韧性更好,通过添加辅助材料可对焊缝晶格组织施加影响;无烧穿时焊缝背面下垂的现象;适用范围更广;借助于激光替换技术投资较少。对于激光MIG惰性气体保护焊混合,优点主要体现在:较高的焊接速度;熔焊深度大;产生的焊接热少;焊缝的强度高;焊缝宽度小;焊缝凸出小。从而使得整个系统的生产过程稳定性好,设备可用性好;焊缝准备工作量和焊接后焊缝处理工作量小;焊接生产工时短、费用低、生产效率高;具有很好的光学设备配置性能。
但是,激光混合焊接在电源设备方面的投资成本相对较高。随着市场的进一步扩大,电源设备的价格也将会有所下降,并将使激光混合焊接技术在更多的领域中得到应用。至少激光混合焊接技术在铝合金材料的焊接中是一种非常合适的焊接工艺,将在较长的时期内成为主要的焊接生产工具。
使用激光混合焊接工艺,由于降低了激光束功率,因此可大大减少激光光源的能量消耗,因为激光束设备的效率只有3%。换言之,作用于工件上的激光束功率每降低1kW,则从电网上消耗的功率就大约要降低35kW。激光设备的成本是1kW激光功率为12万美元。当利用混合工艺后,可以使用3kW的激光器,而不需要用4kW的激光器,于是就可以节省12万美元的投资。另外只需要6.5万美元购置额外的MSG设备和焊接机头。
当焊接速度为2.4m/min时,采用激光焊接时焊缝不可能充满,会产生咬边,母材上的渗透也只有很少一点,焊道宽度非常小,因此,拉伸强度低。在激光混合焊接中,额外材料被运送到熔池中,咬边处被金属极气保护焊的焊丝填满,节约了部分激光能量。节约下来的激光能量可用于增加对母材的渗透深度,焊道宽度比材料厚度更大,这对于优化机械性能是很必要的。
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