激光焊接翅片管盤管

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激光焊接不銹鋼翅片管的工藝特點   按焊接熔池形成的機理區分,激光焊接不銹鋼翅片管有兩種基本模式:熱導焊和深熔焊,前者所用激光功率密度較低(105~106W/cm2),工件吸收激光后,僅達到表面熔化,然后依靠熱傳導向工件內部傳遞熱量形成熔池。這種焊接模式熔深淺,深寬比較小。后者激光動車密度高(106~107W/cm2),工件吸收激光后迅速熔化乃至氣化,熔化的金屬在蒸汽壓力作用下形成小孔激光束可直照孔底,使小孔不斷延伸,直至小孔內的蒸氣壓力與液體金屬的表面張力和重力平衡為止。小孔隨著激光束沿焊接方向移動時

2018-11-29

激光焊接不銹鋼翅片管的工藝特點 

  按焊接熔池形成的機理區分,激光焊接不銹鋼翅片管有兩種基本模式:熱導焊和深熔焊,前者所用激光功率密度較低(105~106W/cm2),工件吸收激光后,僅達到表面熔化,然后依靠熱傳導向工件內部傳遞熱量形成熔池。這種焊接模式熔深淺,深寬比較小。后者激光動車密度高(106~107W/cm2),工件吸收激光后迅速熔化乃至氣化,熔化的金屬在蒸汽壓力作用下形成小孔激光束可直照孔底,使小孔不斷延伸,直至小孔內的蒸氣壓力與液體金屬的表面張力和重力平衡為止。小孔隨著激光束沿焊接方向移動時,小孔前方熔化的金屬繞過小孔流向后方,凝固后形成焊縫。這種焊接模式熔深大,深寬比也大。在機械制造領域,除了那些微薄零件之外,一般應選用深熔焊。

  深熔焊過程產生的金屬蒸氣和保護氣體,在激光作用下發生電離,從而在小孔內部和上方形成等離子體。等離子體對激光有吸收、折射和散射作用,因此一般來說熔池上方的等離子體會削弱到達工件的激光能量。并影響光束的聚焦效果、對焊接不利。通??奢o加側吹氣驅除或削弱等離子體。小孔的形成和等離子體效應,使焊接過程中伴隨著具有特征的聲、光和電荷產生,研究它們與焊接規范及焊縫質量之間的關系,和利用這些特征信號對激光焊接不銹鋼翅片管過程及質量進行監控,具有十分重要的理論意義和實用價值。

  由于經聚焦后的激光束光斑?。?.1~0.3mm),功率密度高,比電弧焊(5×102~104W/cm2)高幾個數量級,因而激光焊接不銹鋼翅片管具有傳統焊接方法無法比擬的顯著優點:加熱范圍小,焊縫和熱影響區窄,接頭性能優良;殘余應力和焊接變形小,可以實現高精度焊接;可對高熔點、高熱導率,熱敏感材料及非金屬進行焊接;焊接速度快,生產率高;具有高度柔性,易于實現自動化。

  激光焊與電子束焊有許多相似之處,但它不需要真空室,不產生X射線,更適合生產中推廣應用。激光焊接不銹鋼翅片管實際上已取得了電子束焊接20年前的地位,成為高能束焊接技術發展的主流。

激光焊接不銹鋼翅片管設備 

激光焊接不銹鋼翅片管設備主要由激光器、導光系統、焊接機和控制系統組成。

1.激光器

  用于激光焊接不銹鋼翅片管的激光器主要有CO2氣體激光器和YAG固體激光器兩種。

  激光器重要的性能是輸出功率和光束質量。從這兩方面考慮,CO2激光器比YAG激光器具有很大優勢,是目前深熔焊接主要采用的激光器,生產上應用大多數還處在1.5~6kW范圍,但現在世界上大的CO2激光器已達50kW。而YAG激光器在過去相當長一段時間內提高功率有困難,一般功率小于1kW,用于薄小零件的微聯接。但是,近幾年來,國外在研制和生產大功率YAG激光器方面取得了突破性的進展,大功率已達5kW,并已投入市場。由于其波長短,僅為CO2激光的1/10,有利于金屬表面吸收,可以用光纖傳輸,使導光系統大為簡化??梢灶A料,大功率YAG激光焊接不銹鋼翅片管技術在今后一段時間內將獲得迅速發展,成為CO2激光焊接不銹鋼翅片管強有力的競爭對手。

2. 導光和聚焦系統

  導光聚焦系統由圓偏振鏡、擴束鏡、反射鏡或光纖、聚焦鏡等組成,實現改變光束偏振狀態、方向,傳輸光束和聚焦的功能。這些光學零件的狀況對激光焊接不銹鋼翅片管質量有極其重要的影響。在大功率激光作用下,光學部件,尤其是透鏡性能會劣化使透過率下降;會產生熱透鏡效應(透鏡受熱膨脹焦距縮短);表面污染也會增加傳輸損耗。所以光學部件的質量,維護和工作狀態監測對保證焊接質量至關重要。

3.激光焊接不銹鋼翅片管機

  它的作用是實現光束與工件之間的相對運動,完成激光焊接不銹鋼翅片管,分焊接專機和通用焊接機兩種。后者?! 〔捎脭悼叵到y,有直角坐標二維、三維焊接機或關節型激光焊接不銹鋼翅片管機器人。

  按焊接熔池形成的機理區分,激光焊接不銹鋼翅片管有兩種基本模式:熱導焊和深熔焊,前者所用激光功率密度較低(105~106W/cm2),工件吸收激光后,僅達到表面熔化,然后依靠熱傳導向工件內部傳遞熱量形成熔池。這種焊接模式熔深淺,深寬比較小。后者激光動車密度高(106~107W/cm2),工件吸收激光后迅速熔化乃至氣化,熔化的金屬在蒸汽壓力作用下形成小孔激光束可直照孔底,使小孔不斷延伸,直至小孔內的蒸氣壓力與液體金屬的表面張力和重力平衡為止。小孔隨著激光束沿焊接方向移動時,小孔前方熔化的金屬繞過小孔流向后方,凝固后形成焊縫。這種焊接模式熔深大,深寬比也大。在機械制造領域,除了那些微薄零件之外,一般應選用深熔焊。

  深熔焊過程產生的金屬蒸氣和保護氣體,在激光作用下發生電離,從而在小孔內部和上方形成等離子體。等離子體對激光有吸收、折射和散射作用,因此一般來說熔池上方的等離子體會削弱到達工件的激光能量。并影響光束的聚焦效果、對焊接不利。通??奢o加側吹氣驅除或削弱等離子體。小孔的形成和等離子體效應,使焊接過程中伴隨著具有特征的聲、光和電荷產生,研究它們與焊接規范及焊縫質量之間的關系,和利用這些特征信號對激光焊接不銹鋼翅片管過程及質量進行監控,具有十分重要的理論意義和實用價值。

  由于經聚焦后的激光束光斑?。?.1~0.3mm),功率密度高,比電弧焊(5×102~104W/cm2)高幾個數量級,因而激光焊接不銹鋼翅片管具有傳統焊接方法無法比擬的顯著優點:加熱范圍小,焊縫和熱影響區窄,接頭性能優良;殘余應力和焊接變形小,可以實現高精度焊接;可對高熔點、高熱導率,熱敏感材料及非金屬進行焊接;焊接速度快,生產率高;具有高度柔性,易于實現自動化。

  激光焊與電子束焊有許多相似之處,但它不需要真空室,不產生X射線,更適合生產中推廣應用。激光焊接不銹鋼翅片管實際上已取得了電子束焊接20年前的地位,成為高能束焊接技術發展的主流。

激光焊接不銹鋼翅片管設備 

激光焊接不銹鋼翅片管設備主要由激光器、導光系統、焊接機和控制系統組成。

1.激光器

  用于激光焊接不銹鋼翅片管的激光器主要有CO2氣體激光器和YAG固體激光器兩種。

  激光器重要的性能是輸出功率和光束質量。從這兩方面考慮,CO2激光器比YAG激光器具有很大優勢,是目前深熔焊接主要采用的激光器,生產上應用大多數還處在1.5~6kW范圍,但現在世界上大的CO2激光器已達50kW。而YAG激光器在過去相當長一段時間內提高功率有困難,一般功率小于1kW,用于薄小零件的微聯接。但是,近幾年來,國外在研制和生產大功率YAG激光器方面取得了突破性的進展,大功率已達5kW,并已投入市場。由于其波長短,僅為CO2激光的1/10,有利于金屬表面吸收,可以用光纖傳輸,使導光系統大為簡化??梢灶A料,大功率YAG激光焊接不銹鋼翅片管技術在今后一段時間內將獲得迅速發展,成為CO2激光焊接不銹鋼翅片管強有力的競爭對手。

2. 導光和聚焦系統

  導光聚焦系統由圓偏振鏡、擴束鏡、反射鏡或光纖、聚焦鏡等組成,實現改變光束偏振狀態、方向,傳輸光束和聚焦的功能。這些光學零件的狀況對激光焊接不銹鋼翅片管質量有極其重要的影響。在大功率激光作用下,光學部件,尤其是透鏡性能會劣化使透過率下降;會產生熱透鏡效應(透鏡受熱膨脹焦距縮短);表面污染也會增加傳輸損耗。所以光學部件的質量,維護和工作狀態監測對保證焊接質量至關重要。

3.激光焊接不銹鋼翅片管機

  它的作用是實現光束與工件之間的相對運動,完成激光焊接不銹鋼翅片管,分焊接專機和通用焊接機兩種。后者?! 〔捎脭悼叵到y,有直角坐標二維、三維焊接機或關節型激光焊接不銹鋼翅片管機器人。


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