激光焊接技術(shù)的發(fā)展新方向

塑料激光焊接技術(shù)是集激光技術(shù)、焊接技術(shù)、自動化技術(shù)、材料技術(shù)、機(jī)械制造技術(shù)和產(chǎn)品設(shè)計于一體的綜合技術(shù)，最終體現(xiàn)為專用設(shè)備和技術(shù)。作為先進(jìn)制造技術(shù)的重要組成部分，激光焊接技術(shù)在未來航空制造業(yè)中有著廣闊的應(yīng)用前景。激光焊接技術(shù)的發(fā)展方向主要包括以下幾個方面

1.填充焊絲激光焊接

激光焊接機(jī)激光焊接一般不填充焊絲，但對焊件組裝間隙要求較高，在實(shí)際生產(chǎn)中有時難以保證，限制了其應(yīng)用范圍。采用填充激光焊接，可以大幅度降低組裝間隙的要求。舉例來說，板厚2mm的鋁合金板材，如果不使用填充焊絲，板材之間的間隙必須為零成型良好。例如，采用φ1.6mm的焊絲作為填充金屬，即使間隙增加到1.0mm，也能保證焊接的良好成形。另外，填充焊絲可以調(diào)整化學(xué)成分，進(jìn)行厚板的多層焊接。

2.光束旋轉(zhuǎn)式激光焊接

使激光束旋轉(zhuǎn)焊接的方法也可以大大降低焊件組裝和光束對中的要求。例如，當(dāng)對接2毫米厚的高強(qiáng)度合金鋼板時，允許接縫組裝間隙從0.14毫米增加到0.25毫米；對于4毫米厚的板，從0.23毫米增加到0.30毫米。光束中心和焊接中心的對準(zhǔn)允許誤差從0.25毫米增加到0.5毫米。

3.激光焊接質(zhì)量的在線檢測和控制

利用等離子體的光、聲、電荷信號檢測激光焊接過程，近年來成為國內(nèi)外研究的熱點(diǎn)，少數(shù)研究成果達(dá)到閉環(huán)控制的程度。激光焊接質(zhì)量檢測和控制系統(tǒng)中使用的傳感器及其功能簡要介紹如下

一、等離子監(jiān)測傳感器。

1)等離子體光學(xué)傳感器(PS):其作用是收集等離子體的特征光和紫外線信號。

2)等離子電荷傳感器(PCS):利用噴嘴作為探針，檢測等離子帶電粒子(正離子、電子)在噴嘴和工件之間的電位差。

二、系統(tǒng)功能。

1、識別激光焊接過程的方法。穩(wěn)定的深熔焊接過程有等離子體，PS、PCS信號強(qiáng)

穩(wěn)定的導(dǎo)熱焊接過程，不產(chǎn)生等離子體，PS、PCS信號幾乎為零

等離子體穩(wěn)定的焊接過程中，等離子體間歇產(chǎn)生和消失，PS和PCS信號間歇上升和下降。

2、診斷輸送到焊接區(qū)域的激光功率是否正常。當(dāng)其他參數(shù)一定時，PS和PCS信號的強(qiáng)度與進(jìn)入焊接區(qū)域的功率有關(guān)。通過對PS和PCS信號的監(jiān)測，可以了解到導(dǎo)光系統(tǒng)是否正常，焊接區(qū)域功率是否波動。

3、噴嘴高度自動跟蹤。PCS信號隨噴嘴-工件距離增加而減小。采用此法則進(jìn)行閉環(huán)控制，可保證噴嘴-工件距離不變，實(shí)現(xiàn)高度自動跟蹤。

4、焦點(diǎn)位置自動優(yōu)化和閉環(huán)控制。在深熔焊范圍內(nèi)，當(dāng)光束焦點(diǎn)位置波動時，PS收到的等離子體光信號也會發(fā)生變化，PS信號*小于*佳焦點(diǎn)位置(此時小孔*深)。根據(jù)發(fā)現(xiàn)的規(guī)律，可以實(shí)現(xiàn)焦點(diǎn)位置的自動優(yōu)化和閉環(huán)控制，使焦點(diǎn)位置波動小于0.2毫米，熔化深度波動小于0.05毫米。