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工作原理
激光焊接是利用高能量的激光脈沖對(duì)材料進(jìn)行微小區(qū)域內(nèi)的局部加熱，激光輻射的能量通過(guò)熱傳導(dǎo)向材料的內(nèi)部擴(kuò)散，將材料熔化后形成特定熔池。它是一種新型的焊接方式，主要針對(duì)薄壁材料、精密零件的焊接，可實(shí)現(xiàn)點(diǎn)焊、對(duì)接焊、疊焊、密封焊等，深寬比高，焊縫寬度小，熱影響區(qū)小、變形小，焊接速度快，焊縫平整、美觀，焊后無(wú)需處理或只需簡(jiǎn)單處理，焊縫質(zhì)量高，無(wú)氣孔，可精確控制，聚焦光點(diǎn)小，定位精度高，易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。
主要種類
激光焊接機(jī)又常稱為激光焊機(jī)、能量負(fù)反饋激光焊接機(jī)、雷射焊接機(jī)、鐳射焊機(jī)、激光冷焊機(jī)、激光氬焊機(jī)、激光焊接設(shè)備等。按其工作方式?？煞譃榧す饽＞邿笝C(jī)（手動(dòng)激光焊接設(shè)備）、自動(dòng)激光焊接機(jī)、首飾激光焊接機(jī)、激光點(diǎn)焊機(jī)、光纖傳輸激光焊接機(jī)、振鏡焊接機(jī)、手持式焊接機(jī)等，專用激光焊接設(shè)備有傳感器焊機(jī)、矽鋼片激光焊接設(shè)備、鍵盤(pán)激光焊接設(shè)備。
可焊接圖形有：點(diǎn)、直線、圓、方形或由AUTOCAD軟件繪制的任意平面圖形。
發(fā)展歷史
在20世界70年代以前，由于高功率連續(xù)波形(CW)激光器尚未開(kāi)發(fā)出來(lái)，所以研究重點(diǎn)集中在脈沖激光焊接(PW)上。早期的激光焊接研究實(shí)驗(yàn)大多數(shù)是利用紅寶石脈沖激光器，1ms脈沖典型的峰值輸出功率Pm為5KW左右，脈沖能量為1~5J，脈沖頻率就小于等于1赫茲。當(dāng)時(shí)雖然能夠活的較高的脈沖能量，但這些激光器的平均輸出功率P卻相當(dāng)?shù)?，這主要是由激光器很低的工作效率和發(fā)光物質(zhì)的受激性狀決定。激光器由于具有較高的平均功率，在它出現(xiàn)之后很快就成為點(diǎn)焊和縫焊的優(yōu)選設(shè)備，其焊接過(guò)程是通過(guò)焊點(diǎn)搭接而進(jìn)行的，直到1KW以上的連續(xù)功率波形激光器誕生以后具有真正意義的激光縫焊才得以實(shí)現(xiàn)。
焊接自動(dòng)化技術(shù)的現(xiàn)狀與展望
隨著數(shù)字化技術(shù)日益成熟，代表處動(dòng)地接技術(shù)的數(shù)字焊機(jī)、數(shù)字化控制技術(shù)業(yè)已穩(wěn)步進(jìn)入市場(chǎng)。三峽工程、西氣東輸工程、航天工程、船舶工程等國(guó)家大型基礎(chǔ)工程，有效地促進(jìn)了先進(jìn)焊接特別是焊接自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展與進(jìn)步。汽車(chē)及零部件的制造對(duì)焊接的自動(dòng)化程度要求日新月異。我國(guó)焊接產(chǎn)業(yè)逐步走向“高效、自動(dòng)化、智能化”。我國(guó)的焊接自動(dòng)化率還不足30%，同發(fā)達(dá)工業(yè)國(guó)家的80%差距甚遠(yuǎn)。從20世紀(jì)未國(guó)家逐漸在各個(gè)行業(yè)推廣自動(dòng)焊的基礎(chǔ)焊接方式——?dú)怏w保護(hù)焊，來(lái)取代傳統(tǒng)的手工電弧焊，已初見(jiàn)成效?？梢灶A(yù)計(jì)在未來(lái)，國(guó)內(nèi)自動(dòng)化焊接技術(shù)將以前所未有的速度發(fā)展。
高效、自動(dòng)化焊接技術(shù)的現(xiàn)狀
20世紀(jì)90年代，我國(guó)焊接界把實(shí)現(xiàn)焊接過(guò)程的機(jī)械化、自動(dòng)化作為戰(zhàn)略目標(biāo)，已經(jīng)在職各行業(yè)的科技發(fā)展中付諸實(shí)施，在發(fā)展焊接生產(chǎn)自動(dòng)化，研究和開(kāi)發(fā)焊接生產(chǎn)線及柔性制造技術(shù)，發(fā)展應(yīng)用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與制造；藥芯焊絲由2%增長(zhǎng)到20%；埋弧焊焊材也將在10%的水平上繼續(xù)增長(zhǎng)。其中藥芯焊絲的增長(zhǎng)幅度明顯加大，在未來(lái)20年內(nèi)會(huì)超過(guò)實(shí)芯焊絲，最終將成為焊接中心的主導(dǎo)產(chǎn)品。
焊接自動(dòng)化技術(shù)的展望
電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)微電子住處和自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展，推動(dòng)了焊接自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展。特別是數(shù)控技術(shù)、柔性制造技術(shù)和信息處理技術(shù)等單元技術(shù)的引入，促進(jìn)了焊接自動(dòng)化技術(shù)革命性的發(fā)展。
（1）焊接過(guò)程控制系統(tǒng)的智能化是焊接自動(dòng)化的核心問(wèn)題之一，也是我們未來(lái)開(kāi)展研究的重要方向。我們應(yīng)開(kāi)展最佳控制方法方面的研究，包括線性和各種非線性控制。最具代表性的是焊接過(guò)程的模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制，以及專家系統(tǒng)的研究。
（2）焊接柔性化技術(shù)也是我們著力研究的內(nèi)容。在未來(lái)的研究中，我們將各種光、機(jī)、電技術(shù)與焊接技術(shù)有機(jī)結(jié)合，以實(shí)現(xiàn)焊接的精確化和柔性化。用微電子技術(shù)改造傳統(tǒng)焊接工藝裝備，是提高焊接自動(dòng)化水平淡的根本途徑。將數(shù)控技術(shù)配以各類焊接機(jī)械設(shè)備，以提高其柔性化水平，是我們當(dāng)前的一個(gè)研究方向；另外，焊接機(jī)器人與專家系統(tǒng)的結(jié)合，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)路徑規(guī)劃、自動(dòng)校正軌跡、自動(dòng)控制熔深等功能，是我們研究的重點(diǎn)。
（3）焊接控制系統(tǒng)的集成是人與技術(shù)的集成和焊接技術(shù)與信息技術(shù)的集成。集成系統(tǒng)中信息流和物質(zhì)流是其重要的組成部分，促進(jìn)其有機(jī)地結(jié)合，可大大降低信息量和實(shí)時(shí)控制的要求。注意發(fā)揮人在控制和臨機(jī)處理的響應(yīng)和判斷能力，建立人機(jī)圣誕的友好界面，使人和自動(dòng)系統(tǒng)和諧統(tǒng)一，是集成系統(tǒng)的不可低估的因素。
（4）提高焊接電源的可靠性、質(zhì)量穩(wěn)定性和控制，以及優(yōu)良的動(dòng)感性，也是我們著重研究的課題。開(kāi)發(fā)研制具有調(diào)節(jié)電弧運(yùn)動(dòng)、送絲和焊槍姿態(tài)，能探測(cè)焊縫坡開(kāi)頭、溫度場(chǎng)、熔池狀態(tài)、熔透情況，適時(shí)提供焊接規(guī)范參數(shù)的高性能焊機(jī)，并應(yīng)積極開(kāi)發(fā)焊接過(guò)程的計(jì)算機(jī)模擬技術(shù)。使焊接技術(shù)由“技藝”向“科學(xué)”演變輥實(shí)現(xiàn)焊接自動(dòng)化的一個(gè)重要方面。本世紀(jì)頭十年，將是焊接行業(yè)飛速發(fā)展的有利時(shí)期。我們廣大焊接工作者任重而道遠(yuǎn)，務(wù)必樹(shù)立知難而上的決心。抓住機(jī)遇，為我國(guó)焊接自動(dòng)化水平的提高而努力奮斗。
使用方法
激光焊接機(jī)的使用方法主要包括以下幾個(gè)步驟：
一、使用前準(zhǔn)備
閱讀說(shuō)明書(shū)與培訓(xùn)：首先，應(yīng)仔細(xì)閱讀激光焊接機(jī)的使用說(shuō)明書(shū)，并接受相關(guān)的操作培訓(xùn)，以確保操作人員熟悉設(shè)備的功能和安全規(guī)范。
穿戴防護(hù)用品：在操作過(guò)程中，必須正確穿戴焊接時(shí)必備的防護(hù)用品，如防護(hù)眼鏡、防護(hù)服、手套等，以防止激光輻射和其他潛在傷害。
二、開(kāi)機(jī)前檢查
檢查設(shè)備外觀：確保激光焊接機(jī)外觀干凈無(wú)灰無(wú)油，無(wú)雜物堆放，以免影響設(shè)備的正常運(yùn)行。
檢查冷卻系統(tǒng)：檢查冷卻水水位是否在正常范圍之內(nèi)，并保持清潔。冷卻系統(tǒng)對(duì)于激光焊接機(jī)的穩(wěn)定運(yùn)行至關(guān)重要，因此必須定期檢查和維護(hù)。
檢查氣體供應(yīng)：對(duì)于需要使用輔助氣體的激光焊接機(jī)（如氬氣），應(yīng)檢查氣體瓶是否連接正常，氣體壓力是否足夠。
三、啟動(dòng)設(shè)備
連接電源：將激光焊接機(jī)連接到穩(wěn)定的電源上，并打開(kāi)總電源開(kāi)關(guān)。
啟動(dòng)各組件：按順序啟動(dòng)水冷機(jī)、激光發(fā)生器等關(guān)鍵組件。注意，啟動(dòng)順序應(yīng)遵循設(shè)備說(shuō)明書(shū)的要求。
調(diào)節(jié)參數(shù)：根據(jù)焊接工藝要求，調(diào)整激光焊接機(jī)的參數(shù)，如功率、脈沖頻率、脈沖寬度等。這些參數(shù)的設(shè)置將直接影響焊接效果和質(zhì)量。
四、進(jìn)行焊接
放置工件：將待焊接的工件放置在激光焊接機(jī)的工作臺(tái)上，并固定好，以確保焊接過(guò)程中的穩(wěn)定性和準(zhǔn)確性。
執(zhí)行焊接：打開(kāi)激光焊接機(jī)的開(kāi)關(guān)，開(kāi)始進(jìn)行焊接。在焊接過(guò)程中，應(yīng)保持焊接頭與工件之間的距離和角度穩(wěn)定，以確保焊接質(zhì)量。同時(shí)，注意觀察焊接效果，并根據(jù)需要進(jìn)行微調(diào)。
安全防護(hù)：在焊接過(guò)程中，切勿用手等身體部位接觸激光束，以免發(fā)生危險(xiǎn)。激光焊接機(jī)的焊槍槍口也切勿直射自己或他人。
五、關(guān)閉設(shè)備
退出程序：焊接完成后，首先退出焊接程序，確保設(shè)備處于安全狀態(tài)。
關(guān)閉組件：按順序關(guān)閉激光發(fā)生器、水冷機(jī)等關(guān)鍵組件。注意關(guān)閉順序應(yīng)遵循設(shè)備說(shuō)明書(shū)的要求。
斷開(kāi)電源：最后關(guān)閉總電源開(kāi)關(guān)，并斷開(kāi)與電源的連接。
六、后續(xù)工作
檢查焊接質(zhì)量：焊接完成后，應(yīng)對(duì)焊接接頭進(jìn)行質(zhì)量檢查，確保焊接效果符合要求。如有必要，可進(jìn)行必要的修整。
清理現(xiàn)場(chǎng)：清理焊接產(chǎn)生的殘留物和碎屑，保持工作現(xiàn)場(chǎng)的整潔和安全。
總之，激光焊接機(jī)的使用方法需要嚴(yán)格遵循設(shè)備說(shuō)明書(shū)的要求和安全規(guī)范。通過(guò)正確的操作和維護(hù)，可以確保激光焊接機(jī)的穩(wěn)定運(yùn)行和高效工作。
參數(shù)設(shè)置表
激光焊接機(jī)參數(shù)設(shè)置表是一個(gè)綜合性的文檔，它詳細(xì)列出了在使用激光焊接機(jī)進(jìn)行焊接作業(yè)時(shí)所需調(diào)整的各項(xiàng)參數(shù)。這些參數(shù)的設(shè)置對(duì)于焊接質(zhì)量、效率和安全性都至關(guān)重要。以下是一個(gè)概括性的激光焊接機(jī)參數(shù)設(shè)置表，具體參數(shù)可能會(huì)因設(shè)備型號(hào)、焊接材料和應(yīng)用場(chǎng)景的不同而有所差異。
激光焊接機(jī)參數(shù)設(shè)置表
| rgb(0, 24, 70); font-weight: 500; border-right-style: solid; border-right-color: rgba(231, 229, 238, 0.7); border-top-style: solid; border-top-color: rgba(231, 229, 238, 0.7); letter-spacing: 0px; max-width: 300px; border-left-style: solid; border-left-color: rgba(231, 229, 238, 0.7); border-top-left-radius: 10px; background: rgba(207, 222, 254, 0.2) !important; text-align: left !important; vertical-align: top !important;">參數(shù)名稱 | 描述及設(shè)置建議 | 單位 |
|---|---|---|
| 激光功率 | 設(shè)置激光器的輸出功率，影響焊接能量密度。根據(jù)焊接材料的厚度和焊接速度調(diào)整。焊接材料越厚，所需功率越高。 | W |
| 激光脈沖頻率 | 設(shè)置激光脈沖的發(fā)射次數(shù)，影響焊接速度。一般情況下，脈沖頻率越高，焊接速度越快，但需注意平衡焊接質(zhì)量。 | Hz |
| 激光脈沖寬度 | 設(shè)置激光脈沖信號(hào)的持續(xù)時(shí)間，影響焊接的深度和寬度。焊接材料的厚度越大，脈沖寬度可能需要相應(yīng)增加。注意，不同來(lái)源可能以納秒(ns)或毫秒(ms)為單位。 | ns/ms |
| 激光光斑大小 | 設(shè)置激光焊接光斑的直徑大小，影響焊接區(qū)域的精確度和熱影響區(qū)。根據(jù)焊接要求和材料特性調(diào)整。 | mm |
| 激光焦距 | 設(shè)置激光光斑與焊件之間的距離，影響焊接的聚焦效果和能量分布。 | mm |
| 焊接速度 | 設(shè)置激光光斑在焊接過(guò)程中的移動(dòng)速度，影響焊接效率。需根據(jù)焊接材料和功率設(shè)置合理調(diào)整。 | mm/s |
| 焊接溫度 | 設(shè)置焊接過(guò)程中的溫度控制范圍，確保焊接質(zhì)量和避免材料過(guò)熱。注意，不是所有激光焊接機(jī)都直接設(shè)置焊接溫度，而是通過(guò)控制激光參數(shù)間接控制。 | ℃ |
| 加工模式 | 設(shè)置激光焊接的模式，通常有連續(xù)模式和脈沖模式兩種選擇。根據(jù)焊接需求選擇合適的模式。 | - |
| 功率緩升時(shí)間 | 激光功率從0%到設(shè)定值所用到的時(shí)間，手持焊接時(shí)建議設(shè)置為0ms，以減少預(yù)熱時(shí)間。 | ms |
| 功率緩降時(shí)間 | 激光功率從設(shè)定值到達(dá)停止出光所延續(xù)的時(shí)間，手持焊接時(shí)建議設(shè)置為0ms，以減少冷卻時(shí)間。 | ms |
| PWM頻率 | 每秒鐘信號(hào)從高電平到低電平再回到高電平的次數(shù)，影響激光輸出的穩(wěn)定性和精度。建議設(shè)置在合理范圍內(nèi)，如800Hz-5000Hz。 | Hz |
| PWM占空比 | 一個(gè)脈沖周期內(nèi)高電平在整個(gè)周期占的比例，影響激光輸出的平均功率。建議設(shè)置在合理范圍內(nèi)，如70%-80%。 | % |
| 開(kāi)光前吹氣延時(shí) | 第一次觸發(fā)加工信號(hào)開(kāi)始吹氣到開(kāi)始出光所需要的時(shí)間，手持焊接時(shí)建議開(kāi)啟一定時(shí)間（如50ms），以清除焊接區(qū)域的雜質(zhì)。 | ms |
| 關(guān)光后吹氣延時(shí) | 斷開(kāi)觸發(fā)加工信號(hào)后吹氣繼續(xù)延續(xù)的時(shí)間，手持焊接時(shí)建議設(shè)置為一定時(shí)間（如50ms），以冷卻焊接區(qū)域。 | ms |
注意事項(xiàng)
1、參數(shù)調(diào)整：在實(shí)際應(yīng)用中，需要根據(jù)焊接材料的厚度、速度、深度和寬度等因素，結(jié)合設(shè)備說(shuō)明書(shū)和制造商提供的操作指南，合理調(diào)整激光焊接機(jī)的各項(xiàng)參數(shù)。
2、安全操作：在使用激光焊接機(jī)時(shí)，務(wù)必遵守安全操作規(guī)程，佩戴好個(gè)人防護(hù)裝備，避免直視激光束，確保人身安全。
3、設(shè)備維護(hù)：定期對(duì)激光焊接機(jī)進(jìn)行維護(hù)保養(yǎng)，檢查設(shè)備各部件的工作狀態(tài)，及時(shí)更換磨損件，確保設(shè)備的長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行。
以上信息僅供參考，具體參數(shù)設(shè)置還需根據(jù)實(shí)際情況和設(shè)備說(shuō)明書(shū)進(jìn)行調(diào)整。
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