理论教育 激光与电阻热复合焊技术在7.7中的应用

激光与电阻热复合焊技术在7.7中的应用

时间:2023-06-30 理论教育 版权反馈
【摘要】:根据电阻焊本身的特点,激光-电阻热复合焊技术主要集中于激光-电阻缝焊复合热源焊接技术。根据焊件和接头结构特征及激光-电阻缝焊复合热源焊LB-RSW机器人工作站和所在生产线配置要求等可选用以上多种结构形式。

激光与电阻热复合焊技术在7.7中的应用

为了拓宽激光焊的应用领域,弥补激光焊的不足之处,提高激光焊的适应性,除了与电弧复合外,激光-电阻热复合热源焊接技术逐渐受到重视。根据电阻焊本身的特点,激光-电阻热复合焊技术主要集中于激光-电阻缝焊(LB-RSW)复合热源焊接技术。激光-电阻缝焊复合热源焊接系统如图7-45所示。在焊接过程中,通过电阻热的预热、加压和缓冷作用,可以有效地解决激光焊中的焊件装配和跟踪(对中)问题,提高了材料对激光的吸收率,降低了激光功率的输出。焊缝在激光焊热源和大电流流过被焊焊件所形成的电阻热源的共同作用下形成,当焊接参数适当时,焊缝的表面成形良好,减少了焊缝内气孔、裂纹等缺陷。激光-电阻缝焊复合热源焊接铝合金比焊接钢显示出更大的优越性。

电阻缝焊形成的焊缝是在热-机械(力)作用下形成的。在激光-电阻缝焊复合热源焊接中,电阻加热(含预热和缓冷)可以提高金属材料对激光的吸收率,降低所需激光功率;同时,加热、缓冷和加压可以调节焊接温度场和应力场,改善焊缝结晶条件,调节晶粒大小及分布,减少气孔、热裂纹和接头残余应力等;特别是加压可以消除装配不良导致的板间间隙,避免了成形不良。

激光-电阻缝焊复合焊接系统主要由复合机头、焊接操作机、工作台激光器、阻焊电源和控制器等部分组成,如图7-45所示。

复合焊系统的结构形式有两种:一种是以关节型激光机器人为核心的激光-电阻缝焊复合热源焊机器人工作站(见图7-45a);另一种是以直角坐标型(龙门式)激光机器人为核心的激光-电阻缝焊复合热源焊LB-RSW机器人工作站(见图7-45b)。复合机头由激光头和缝焊机头(含缝焊电极和加压机构等)集成在一起,成为机器人末端执行器(见图7-46),通过机械接口与操作机相连。复合机头按缝焊电极与焊件相对位置可实现单面缝焊(见图7-46a)和双面缝焊(见图7-46b)。根据焊件和接头结构特征及激光-电阻缝焊复合热源焊LB-RSW机器人工作站和所在生产线配置要求等可选用以上多种结构形式。

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图7-45 激光-电阻缝焊复合热源焊接系统

a)关节型 b)龙门型(www.daowen.com)

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图7-46 LB-RSW复合焊复合机头

a)单面缝焊机头(两滚盘电极在焊件同一侧) b)双面缝焊机头(两滚盘电极在焊件两侧)

除了以上两种复合焊接系统以外,还可以采用多功能电阻缝焊机和激光焊接机器人相结合的方式,组成复合焊接系统。复合机头的缝焊部分集成在缝焊机的工作台上,复合机头的激光焊部分集成在焊接机器人上。在实际焊接时,由激光焊接机器人控制激光功率、离焦量等参数,由多功能电阻缝焊机控制焊接速度、焊接电流、电极压力、保护气体流量等参数,各个焊接参数的输入以及焊接开始和结束控制等由集成中央控制器负责。

采用该系统焊接板厚为1.5mm的5052铝合金,接头形式为搭接,单面缝焊。焊接参数为激光功率2kW、离焦量-0.5mm、焦距150mm、氩气流量15L/min、焊接速度0.8m/min。焊接结果表明:在激光焊参数相同的条件下,激光-电阻缝焊复合热源焊LB-RSW的焊接熔深大于单独激光焊LBW的焊接熔深,且随着电阻缝焊RSW焊接电流的增加而增大;焊接接头抗剪力大于单独激光焊LBW焊接接头的抗剪力,且随着电阻缝焊RSW焊接电流的增加而增大。激光-电阻缝焊复合热源焊比传统的激光焊节能、高效。

焊缝组织由熔合线附近的柱状树枝晶和焊缝中心的等轴树枝晶组成;焊缝中除有少量气孔外没有其他缺陷。

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