2023-05-31 17:01:16
激光焊接是一种高能密度热源的焊接方法,其焊接质量的好坏主要取决于脉冲激光能量的设置。脉冲能量的参数主要包括脉冲能量、峰值功率、脉宽、重复频率和功率密度等。这些参数的大小直接影响焊点的温度、热输入量和热分布,从而决定了熔深、熔宽以及焊接缺陷的产生,进而影响最终的焊接质量。
因此,合理地选择激光焊接脉冲能量的参数设置对实现优质的焊接效果至关重要。那么,如何去选择和设置这些参数,是值得研究的问题。在具体选择方面,主要需要考虑材料特性、工艺要求、焊接特点等多方面的因素,兼顾焊点质量和操作效率。如果参数设置不当,很容易导致熔深不足、熔深过深、熔宽过大、余热效应以及流动性差等一系列焊接问题的产生。
金密激光通过本文将详细分析激光焊接脉冲能量各参数对焊接的影响,总结合理选择参数的策略和经验,以期为工程实践中的参数选择提供参考和指导,实现优质的激光焊接过程和效果。
一、激光焊接脉冲能量的主要参数：
1. 脉冲能量(Pulse energy)。脉冲能量越高,焊点的熔化程度越深,焊点的熔化体积也越大,这会影响焊点的宽度和深度。
2. 脉冲功率(Peak power)。脉冲功率决定了焊点达到最高温度的速度,功率越高,温升越快,这会影响熔深和熔池的流动性。
3. 脉宽(Pulse duration)。脉宽决定了焊点维持最高温度的时间,脉宽越长,焊点的热输入量越大,熔深和熔宽也越大。
4. 重复频率(Repetition rate)。重复频率决定了两个脉冲之间的时间间隔,频率越高,焊点获得的总热输入量越大,焊点的积热效应更明显,这会增大熔深和熔宽。
5. 至焦点的激光功率密度(Power density at the focus)。功率密度决定了焊点的温度上升速度和最高温度,功率密度越高,熔深越深,熔宽也越宽。
脉冲能量的大小、脉冲功率、脉宽、重复频率以及功率密度这几个参数的设置会直接影响激光焊接的焊点尺寸、熔深和熔宽,从而影响焊接效果。合理选择这些参数设置对获得理想的焊接效果很重要。
二、脉冲能量参数设置不当可能会导致的焊接问题
1. 熔深不足。如果脉冲能量、脉宽、重复频率设置过低,会导致焊点的热输入量不足,熔深达不到要求,影响焊点的机械强度。
2. 熔深过深。如果脉冲能量过高,会导致焊点熔深过深,甚至熔穿,影响焊点质量。
3. 熔宽过大。如果脉冲能量、脉宽、重复频率设置过高,会导致焊点积热过度,熔宽会过大,超出焊缝宽度要求。
4. 余热效应。如果重复频率设置过高,两个脉冲之间的时间间隔太短,焊点的余热无法完全散失,会积累过多的热量,引起焊点和焊缝区过热,产生余热效应。
5. 流动性差。如果峰值功率不够,无法快速将焊点加热至熔点温度,会影响熔池的流动性,焊点表面会出现起渣和裂纹等缺陷。
6. 水波纹。如果功率密度分布不均,会在焊点表面产生水波纹的纹理,影响外观质量。
7. 气孔和气体夹杂。如果重复频率和脉宽过大,会产生过多的气体,引入气孔和气体夹杂到焊接金属中。
三、设置脉冲能量参数的考虑因素
1. 材料特性。不同材料的热物理参数、熔点温度不同,所需要的能量参数也不同。一般来说,耐热性好、熔点高的材料需要更高的脉冲能量。
2. 材料厚度。材料厚度越大,需要的热输入量越大,所需的脉冲能量参数较高。
3. 焊道尺寸。所需焊道尺寸越大,如熔深和熔宽要求较大,则脉冲能量需要设置较高。
4. 焊接速度。焊接速度越高,每单位长度需要提供的热量越大,所需的脉冲能量也需相应提高。
5. 焊点排列。焊点排列越密集,焊点之间的余热效应更明显,需要适当降低重复频率及脉宽,并适当提高峰值功率。
四、设置合理的脉冲能量的具体方法
1. 选择较高的脉冲能量、较长的脉宽和适当提高重复频率,用以保证工件的熔深和熔宽。
2. 选择较高的峰值功率,可增加焊点熔池的流动性。但注意控制重复频率和脉宽,避免产生余热效应。
3. 适当降低功率密度,选择较低的重复频率和较短的脉宽,可减小水波纹和气孔的影响。
4. 根据焊道长度和焊点排列情况选择合适的焊接速度,对重复频率和脉宽进行相应调整。
总而言之,激光焊接脉冲能量的参数选择关系到焊接质量的好坏,不仅需要考虑理论计算,更需要结合实际焊接条件和经验进行综合判断。选用的参数应当能满足工艺规范的要求,保证焊点的机械性能,同时也要尽可能提高操作效率和保证焊接的经济性。
随着激光焊接理论和技术的不断发展,未来激光焊接的参数选择和优化还将变得更加智能化和自动化。相信随着人工智能技术在材料领域的推广应用,必将为激光焊接参数的智能选择和优化提供强有力的技术支撑。人工智能必将成为激光焊接发展的新引擎,推动激光焊接迈向更加智能化的新时代。
