激光焊接的適應(yīng)性強(qiáng)，激光束穿過電磁場時不會發(fā)生偏移，并且可以穿過透明材料進(jìn)行焊接，在真空中也可以進(jìn)行焊接，其應(yīng)用領(lǐng)域廣泛，主要應(yīng)用于汽車、船舶、航天、電子等領(lǐng)域。起初激光焊接以自熔焊方式為主，其對焊接板材的對接精度要求較高，隨著技術(shù)的快速發(fā)展，出現(xiàn)了激光填絲焊、激光－電弧復(fù)合焊、雙激光復(fù)合焊等[1]。01
激光填絲焊工藝技術(shù)介紹
激光填絲焊是在焊縫中預(yù)先填入特定焊絲或在激光焊接過程中同步送入焊絲來形成焊接接頭的工藝方法，其焊接過程如圖1所示，在傳統(tǒng)激光焊接的基礎(chǔ)上搭配伺服送絲機(jī)構(gòu)就可以實(shí)現(xiàn)激光填絲焊接。
圖1 激光填絲焊過程示意圖
02
激光填絲焊工藝的特點(diǎn)
相較于激光自熔焊，激光填絲焊具備降低裝配精度要求、冶金調(diào)整方便、較小功率實(shí)現(xiàn)厚板材料焊接等優(yōu)點(diǎn)[2]，具體如下所述[3]：a）降低工件裝配的精度要求。為避免激光泄露現(xiàn)象，激光焊接中需將焊接間隙控制在光斑直徑尺寸范圍內(nèi)，使加工成本大大增加。而且焊接間隙影響焊接過程的穩(wěn)定性及接頭成形質(zhì)量。通過填充焊絲，不僅能減少激光的泄露，而且能降低工件加工與裝配時的精度要求。b）可以方便對焊縫進(jìn)行冶金調(diào)整。焊絲的加入可以補(bǔ)充熔池中燒損的合金元素，通過調(diào)整焊絲的成分，例如向焊絲中添加抗裂合金元素，即可對焊縫進(jìn)行冶金調(diào)整，使接頭達(dá)到特定的性能。c）可利用較低功率的激光設(shè)備實(shí)現(xiàn)厚板的焊接。通過對厚板進(jìn)行開坡口處理，采用多道激光填絲的方式實(shí)現(xiàn)厚板材料的連接，其熱輸入相對激光電弧復(fù)合焊接來說較少，有利于減小工件變形。
03
銳科單模組RFL-C4000激光器激光填絲焊
銳科單模組4000W激光器具有更高的光電轉(zhuǎn)換效率，更好、更穩(wěn)定的光束質(zhì)量，更強(qiáng)大的抗高反能力，同時引入優(yōu)化的第二代光纖傳輸系統(tǒng)，相對于市場其他同類型激光器優(yōu)勢明顯，圖2所示為激光器外觀。本應(yīng)用工藝案例采用銳科激光RFL-C4000（50μm）激光器針對壓力容器用3mm、5mm不銹鋼板開展激光填絲焊工藝優(yōu)化試驗(yàn)。
圖2 4000W單模組連續(xù)光纖激光器
采用φ1mm的ER-308L焊絲進(jìn)行填絲焊接，焊接速度為0.9~1.2m/min，焊接熱輸入少，與激光電弧復(fù)合焊接相比，其晶間腐蝕檢測均合格，具體圖3和圖4所示。
圖3 焊縫成形外觀3mm板（上）；5mm板（下）
圖4激光電弧復(fù)合焊接不銹鋼晶間腐蝕結(jié)果（上）；激光填絲焊晶間腐蝕結(jié)果（下）
此案例選用常規(guī)單模組連續(xù)光纖激光器搭配擺動焊接頭即可簡單的實(shí)現(xiàn)激光填絲焊，低成本實(shí)現(xiàn)高效能。同時，對于加工效能追求更高的企業(yè)，可選用銳科激光C4000M高端系列，總線控制及光閘可選，實(shí)現(xiàn)一機(jī)多工位加工，現(xiàn)場調(diào)試更便捷，激光器利用率更優(yōu)！
04
結(jié)束語
本文案例主要描述了銳科單模組RFL-C4000激光器在對應(yīng)材料和接頭方式下的激光填絲焊工藝參數(shù)及焊接效果，在一定程度上為激光填絲焊工藝方案的選擇和設(shè)計提供了一些實(shí)例參考。另外，在激光填絲焊過程中，由于焊絲是在吸收激光熱量后被動熔融以實(shí)現(xiàn)對焊縫熔池的填充，因此對于焊絲的吸熱熔化過程、熔池中的對流過程以及冷卻凝固后的焊縫成形質(zhì)量勢必會受到焊絲與光束落點(diǎn)的相對位置的影響，因而在焊前需要依據(jù)相應(yīng)的工藝規(guī)范對光絲位置進(jìn)行觀測確認(rèn)。
[1]張如意.Q460高強(qiáng)鋼萬瓦激光填絲焊工藝參數(shù)研究[D].寧夏大學(xué),2022.[2]崔紫微.銅/不銹鋼激光填絲焊接接頭組織與力學(xué)性能研究[D].吉林大學(xué),2021.[3]吳世彪.SUS301L奧氏體不銹鋼激光填絲焊工藝與接頭性能研究[D].吉林大學(xué),2019.
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