不銹鋼激光焊接出現變形問題的解決方案

2019-12-26 16:31:48???責任編輯: ???0

  不銹鋼激光焊接出現變形問題的解決方案

  激光技術在制造業中的應用是各國研究的焦點。隨著工業發展對高效、環保和自動化的需求,激光技術的應用迅速擴展到許多制造領域。在此基礎上,激光焊接技術將成為激光應用的重要方面之一,激光焊接是激光加工技術應用的重要組成部分,是21世紀最引人注目、最有前途的焊接技術。

  早在上世紀末,歐美國家就已經將激光焊接充分應用于工業生產。中國在加快激光焊接技術研發的同時,逐步建立了產學研相結合的發展體系。一些領域也取得了重大突破。

  隨著工業制造的發展,高效、靈活和環保的加工技術將受到青睞。 激光焊接采用高能束聚焦方法,可以實現深焊、快焊等焊接過程中難以實現的焊接過程。特別是激光焊接設備靈活,實時在線檢測技術成熟,大量激光焊接生產線已投入工業生產,實現大規模生產自動化。

  實踐證明,激光焊接在加工業中應用廣泛基本上,它可以用于傳統焊接技術領域,可以勝任激光焊接,具有較高的焊接質量和較快的加工效率。

  使用激光技術的焊接技術

  激光焊接是一種利用激光輻射能量實現有效焊接的工藝 其工作原理是激發激光活性介質(如CO2和其他氣體的混合物、釔鋁石榴石晶體等)。)以特定的方式??涨恢械耐鶑驼袷幮纬墒芗ぽ椛涫? 當光束接觸工件時,其能量被工件吸收,當溫度達到材料熔點時,可以進行焊接。

  1、激光焊接模式

  激光焊接可分為熱傳導焊接和深熔焊接 前者的熱量通過熱傳導擴散到工件中,只有焊接表面熔化。工件內部沒有完全穿透,基本上不會蒸發。主要用于低速薄壁。 材料焊接;后者不僅完全穿透材料,而且蒸發材料以形成大量等離子體。 由于熱量很大,熔池前端會出現鑰匙孔現象。

  深熔焊可以完全穿透工件。輸入能量高、焊接速度快,是應用最廣泛的激光焊接方式

  2、激光焊接焊縫形狀和顯微組織

  由于激光產生的光斑尺寸小,焊縫周圍的熱影響區比普通焊接工藝小得多,激光焊接一般不需要填充金屬,因此焊縫表面連續均勻,外觀非常美觀。 氣孔和裂紋等表面缺陷非常適合焊接型材的關鍵應用。 盡管聚焦區域相對較小,但激光束的能量密度較大(通常為103至108W/cm2)

  在焊接過程中,金屬被迅速加熱和冷卻。 熔池周圍的溫度梯度相對較大,因此結合強度通常高于母材。 相反,接頭塑性相對較低 目前,雙焦點技術或復合焊接技術可以提高接頭質量

  3、激光焊接的優缺點

  激光焊接如此受重視的原因在于其獨特的優勢:

  1)、激光焊接可以實現高質量的接頭強度、大縱橫比和更快的焊接速度。

  2)、由于激光焊接不需要真空環境,因此可以通過透鏡和光纖實現遠程控制和自動生產。

  3)、激光器功率密度高,對難以焊接的材料(如鈦、應時等)具有良好的焊接效果。),可以焊接不同性能的材料。

  當然,激光焊接也有它的缺點:

  1)、激光器和焊接系統部件比較昂貴,所以初始投資和維護成本比傳統焊接工藝高,經濟效益差。

  2)、激光焊接的轉換效率通常較低(通常為5%至30%),因為固體材料對激光的吸收率較低,尤其是在等離子體出現后(等離子體對激光有吸收作用)

  3)、由于激光焊接焦點小,工件連接設備精度高,設備偏差小,加工誤差大。

  隨著激光焊接的普及和激光的商業化生產,激光設備的價格急劇下降。 大功率激光器的發展和新型復合焊接方法的開發和應用也改善了激光焊接轉換效率的不足。 據信,在不久的將來,激光焊接將逐漸取代傳統的焊接工藝(如電弧焊和電阻焊) 成為工業焊接的主要方式 不銹鋼作為一種新型材料,因其耐腐蝕性和成型性而廣泛應用于航空航天、汽車零部件等領域。 激光焊接在不銹鋼的應用中起著非常重要的作用,特別是在汽車工業中,所有的車身都是通過焊接連接在一起的。 然而,由于諸多因素,不銹鋼板焊接存在變形問題,難以控制,不利于相關領域的可持續發展。 因此,加強不銹鋼板激光焊接變形的研究具有重要意義。

  焊接變形的危害和影響焊接變形的主要因素

  影響焊接變形的主要因素是焊接電流、脈沖寬度和頻率 隨著焊接電流的增加,焊縫寬度增大,飛濺現象逐漸發生,導致焊縫表面氧化變形,并伴有粗糙度。當脈沖寬度達到一定水平時,脈沖寬度增加,增加了焊接接頭的強度。 材料表面的傳熱能耗也會增加 蒸發導致液體從熔池中溢出,導致焊點的橫截面積較小,從而影響焊點強度。 焊接頻率對不銹鋼板焊接變形的影響與鋼板厚度密切相關。 對于0.5毫米不銹鋼板,當頻率達到2Hz時,焊接重疊率較高。當頻率達到5Hz時,焊縫嚴重燒傷,熱影響區變寬,變形大。 可見,加強焊接變形的有效控制勢在必行

  3避免激光焊接變形的有效對策

  為了減少激光焊接變形問題,提高不銹鋼板的焊接質量,我們可以從優化焊接工藝參數入手。 具體操作方法如下:

  1)、正交試驗的正面介紹正交試驗主要指通過正交表分析和多因素試驗安排的數理統計方法 它可以使用更少的測試來獲得有效的結果并推斷最佳的實現。 同時,可以進行深入分析,以獲得更多相關信息,并為具體工作提供依據。 一般來說,焊接電流、脈沖寬度和激光頻率被選為研究的重點對象。 焊接變形作為一個指標,控制在最小值,遵循合理的原則,因子水平控制在適當的范圍內。 對于厚度為0.5毫米的不銹鋼板,電流可控制在80至96伏安之間;頻率在2到5 f/Hz之間

  2)、正交表選擇

  正常情況下,試驗因子的數量應與正交表中的級數一致 因子的數量應該小于正交表中的列數 正交表的合理設計可以為后續研究工作提供相應的支持和幫助

  3)、試驗結果范圍分析

  根據厚度為0.5毫米的不銹鋼板的試驗結果,各柱的范圍不相等,證明了各元素的不同水平有其特殊的特點和不同的影響。 激光焊接變形的影響是電流、脈沖寬度和頻率以及綜合因素。最佳激光焊接工藝參數應由電流85A、脈沖寬度7ms、頻率3Hz控制??刂坪附訁档娜齻€值可以保證最小厚度為0.5毫米的不銹鋼板的焊接變形

  對于厚度為0.8毫米的不銹鋼板,當變形最小化時,電流、脈沖寬度和頻率等參數應分別控制在124安、8毫秒和4赫茲。 焊縫的抗拉強度 厚度為1毫米的不銹鋼板分別為160、11毫秒和5Hz。 在激光焊接過程中,焊接人員將參數控制在合理的范圍內,不僅可以提高焊接質量和效率,而且可以避免鋼板變形,滿足生產要求 隨著科學技術的飛速發展,焊接變形控制技術也得到了發展。例如,有限元模擬在焊接變形控制中的應用,通過避免焊接溫度和應力引起的焊接變形問題,改進了焊接變形技術。 不銹鋼板的應力平衡可以避免鋼板的焊接變形,同時也可以提高焊接質量,促進相關領域的健康發展。

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