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为什么需要保护气?
连续激光焊接是利用高能激光束作为热源照射到工件表面,从而使工件熔化并连接,实现优良的焊接接头。在高功率激光焊接过程中,激光照射到材料表面使工件熔化,但高温同时伴随着金属的气化,形成金属蒸汽等离子体。形成的金属蒸汽等会对激光有吸收、折射和反射的作用,使实际到达工件表面的能量减弱,影响熔池的稳定。
所以焊接过程中需要吹电离能较大的保护气体等离子体的产生,同时,保护气在焊接过程中还具有隔绝空气的作用,使熔池不被氧化;也可以减小焊接飞溅,使焊缝表面均匀光滑。
保护气对焊缝形貌的影响
除了根据焊接材料选择合适的保护气外,研究保护气的吹气角度、方向、流量等参数对焊缝形貌的影响十分必要。下面我们基于相同的焊接条件下,研究保护气不同吹气角度对焊缝的影响。
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在大功率激光的作用下,铝合金激光深熔焊缝的主要缺陷是气孔、表面塌陷和咬边,其中表面塌陷、咬边缺陷可以通过激光填丝焊接或激光电弧复合焊接改善;而焊缝气孔缺陷控制则比较困难。现有的研究结果表明:铝合金激光深熔焊接存在两类特征气孔,一类为冶金气孔,同电弧熔化焊一样,由于焊接过程材料污染或空气侵入所导致的氢气孔;另一类为工艺气孔,是由于激光深熔焊接过程所固有的小孔不稳定波动所致。在激光深熔焊过程中,小孔因液体金属粘滞作用往往滞后于光束移动,其直径和深度受等离子体/金属蒸汽的影响产生波动,随着光束的移动和熔池金属的流动,未熔透深熔焊接因熔池金属流动闭合在小孔前列出现气泡,全熔透深熔焊接则在小孔中部细腰处出现气泡。气泡随液体金属流动而迁移、翻滚,或逸出熔池表面,或被推回到小孔,当气泡被熔池凝固、被金属前沿俘获,即成为焊缝气孔。显然冶金气孔主要靠焊前表面处理控制和焊接过程合理的气保护所控制,而工艺气孔关键就是保证激光深熔焊接过程小孔的稳定性。根据国内激光焊接技术的研究,铝合金激光深熔焊接气孔控制应综合考虑焊接前、焊接过程、焊接后处理各个环节,归结起来有以下新工艺和新技术。 常州厨具激光焊接服务激光锡焊的特点及优势介绍。
焊接机器人激光焊是利用能(可见光或紫外线)作为热源熔化并连接工件的焊接方法。激光能得以实现,不仅是因为激光本身具有极高的能量,更重要的是因为激光能量被高度聚焦到一点,使其能量密度增大。激光焊接时,激光照射到被焊材料的表面,与其发生作用,一部分被反射,一部分被吸收,进入材料内部。对于不透明材料,透射光被吸收,金属的线性吸收系数为107~108/m。对于金属,激光在金属表面,导致金属表面温度升高,再传向金属内部。激光除了与其他光源一样是电磁波外,还具有其他光源不具备的特性,如高方向性、高亮度(光子强度)、高单色性和高相干性。激光焊接加工时,材料吸收的光能向热能的转换是在极短的时间(约为10s)内完成的。在这个时间内,热能仅仅局限于材料的激光辐射区,而后通过热传导,热量由高温区传向低温区。金属对激光的吸收,主要与激光波长、材料的性质、温度、表面状况以及激光功率密度等因素有关。一般来说,金属对激光的吸收率随着温度的上升而增大,随电阻率的增大而增大。
保护气体的种类常用的激光焊接保护气体主要有N2、Ar、He,其物化性质各有差异,也因此对焊缝的作用效果也各不相同。1.氮气N2N2的电离能适中,比Ar的高,比He的低,在激光作用下电离程度一般,可以较好的减小等离子体云的形成,从而增大激光的有效利用率。氮在一定温度下可以与铝合金、碳钢发生化学反应,产生氮化物,会提高焊缝脆性,韧性降低,对焊缝接头的力学性能会产生较大的不利影响,所以不建议使用氮气对铝合金和碳钢焊缝进行保护。而氮与不锈钢发生化学反应产生的氮化物可以提高焊缝接头的强度,会有利于焊缝的力学性能提高,所以在焊接不锈钢时可以使用氮气作为保护气体。2.氩气ArAr的电离能相对比较低,在激光作用下电离程度较高,不利于控制等离子体云的形成,会对激光的有效利用率产生一定的影响,但是Ar活性非常低,很难与常见金属发生化学反应,而且Ar成本不高,除此之外,Ar的密度较大,有利于下沉至焊缝熔池上方,可以更好的保护焊缝熔池,因此可以作为常规保护气体使用。3.氦气HeHe的电离能比较高,在激光作用下电离程度很低,可以很好的控制等离子体云的形成,激光可以很好的作用于金属,而且He活性非常低,基本不与金属发生化学反应。 激光焊接工艺在汽车工业领域的应用。
通过实验测试,控制吹气其他变量相同的情况下,在不同流量大小时对焊缝形貌的影响趋势相同,只是流量越大,对焊缝熔深影响越明显,对焊缝表面及下部熔宽影响不大,因此,在保护气流量为5L/min的情况下且控制其他变量的条件下,仅变更吹气角度,进行吹气角度的研究,测试结果如图1,焊缝形貌横截面金相图如图2。通过实验数据看出,焊缝熔深随着吹气角度的增大先增大,后减小,在0°或大于45°时,熔深都快速减小,当吹气角度为30°时,焊缝熔深达到比较大。焊缝熔宽由等离子体对激光的衰减和气流对熔池的作用共同决定,在吹气角度为0°时,熔宽小;随吹气角度增大,熔宽增大,当角度大于45°时,熔宽变化不大。结果分析保护气对焊缝形貌的影响主要是通过控制等离子体的大小来决定激光到达工件表面的功率密度,观察焊缝横截面金相图,可以看出在0°或75°时,焊缝形貌倾向于热导焊模式,在30°和45°时,呈现明显的深熔焊形貌。综上所述,在相同焊接工艺参数条件下,若要较大熔深,建议保护气吹气角度为30°,若要表面熔宽较大,建议采用45°吹气角度,若要下部熔宽较大,建议采用0°或75°吹气角度。 激光焊接与氩弧焊接的区别是什么。常州钛合金激光焊接供应商
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保护气体的吹入方式保护气体的吹入方式目前主要有两种:一种是旁轴侧吹保护气体;另一种是同轴保护气体。两种吹入方式具体该怎么选择是多方面综合考虑的,一般情况下建议采用侧吹保护气体的方式。保护气体吹入方式选择原则首先需要明确的是,所谓的焊缝被“氧化”仅是一种俗称,理论上是指焊缝与空气中有害成分发生化学反应导致焊缝质量变差,常见是焊缝金属在一定温度下与空气中的氧、氮、氢等发生化学反应。防止焊缝被“氧化”就是减少或者避免这类有害成分与高温状态下的焊缝金属接触,这种高温状态不仅仅是熔化的熔池金属,而是从焊缝金属被熔化时一直到熔池金属凝固并且其温度降低至一定温度以下整个时间段过程。从上述描述不难明白,吹入的保护气体不仅仅需要适时对焊缝熔池进行保护,还需要对已经焊接过的刚刚凝固的区域进行保护,所以一般均采用图1所示的旁轴侧吹保护气体,因为这种方式的保护方式相对于图2中的同轴保护方式的保护范围更很多,尤其是对焊缝刚刚凝固的区域有较好的保护。旁轴侧吹对于工程应用来说,不是所有的产品都能够采用旁轴侧吹保护气体的方式,对于某些具体的产品,只能采用同轴保护气体,具体需要从产品结构以及接头形式进行有针对性的选择。 张浦铰链激光焊接多少钱
昆山质子激光设备有限公司成立于2019年12月,注册资金500万,是一家专业从事精密激光焊接研发和生产的设备制造商,同时为客户提供一整套激光工艺方案及相关配套设施
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