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全自動(dòng)激光焊接機(jī)在激光焊接存在哪些不足之處?激光焊接雖然有上述諸多優(yōu)點(diǎn),但是在實(shí)際應(yīng)用中人們也發(fā)現(xiàn)了激光焊接的許多不足之處:
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1、 等離子屏蔽問題。在激光焊接中母材受熱熔化、汽化形成深熔小孔時(shí),孔中充滿金屬蒸汽,金屬氣體與激光作用形成等離子云。等離子云吸收和反射性很強(qiáng),降低金屬材料對(duì)激光的吸收率,使激光的能量利用率降低。此外等離子云強(qiáng)烈時(shí)還可能對(duì)激光產(chǎn)生負(fù)透鏡效應(yīng),嚴(yán)重影響激光束的聚焦效果。
2、 橋接性差,焊縫裝夾精度要求高。激光光斑直徑很小,熱作用區(qū)小,橋接能力很差,對(duì)焊縫接頭對(duì)準(zhǔn)的平整度和精度要求很高。采用激光焊接時(shí)焊縫的縫隙寬度不能大于0.2mm,否則激光透過縫隙太多,能量損失很大。
同時(shí)接頭兩側(cè)平整度太差時(shí)會(huì)發(fā)生焊接錯(cuò)位,將嚴(yán)重影響焊接質(zhì)量。這一方面對(duì)激光接頭的準(zhǔn)備提出了很高的要求,另一方面要求裝夾精確,對(duì)裝夾的技術(shù)要求高,這都增加了工藝要求和焊接成本。在工業(yè)適用化上的技術(shù)難度較大。
3、 焊縫的硬度高,焊接熱裂紋傾向大。激光焊接時(shí)功率密度很大,熱作用區(qū)域很小,而熱輸入量小,所以焊接區(qū)域會(huì)產(chǎn)生很高的峰值溫度和溫度梯度,焊縫熔化金屬快速凝固收縮,這會(huì)帶來兩方面的影響:
一是焊縫的硬度很高,有時(shí)可能大大高于母材,這在諸如船舶等特殊工業(yè)中的應(yīng)用有所限制;
二是對(duì)于某些金屬零件特別是經(jīng)過深加工后存在高機(jī)械應(yīng)力的金屬焊接后工件熱裂紋傾向大。
4、 凹陷及氣孔問題。激光焊接過程一般不采用添加填充材料,由于母材端面存在間隙、深熔小孔內(nèi)金屬受熱汽化,焊接后焊縫處有時(shí)會(huì)存在凹陷。焊速高時(shí)焊接所形成的金屬蒸氣來不及從焊縫里跑出,殘留在快速熔化凝固后的焊縫里,也會(huì)形成氣孔。
5、 對(duì)高反射金屬如鋁、銅等的焊接十分困難。鋁銅及其合金對(duì)激光的反射非常高,起始的反射率高達(dá)90%以上,激光能量大部分被反射,難以形成深熔焊的小孔。
6、采用激光焊接一個(gè)很致命的缺點(diǎn)是焊接設(shè)備成本很高,同時(shí)激光器的能量利用率低,以激光器為例總效率小于20%。而且大功率激光器運(yùn)行時(shí)對(duì)昂貴的He氣消耗巨大,生產(chǎn)成本也增加很大。
但是激光焊接的熔深并非與激光功率成正比的增長(zhǎng),以低碳鋼焊接為例,焊接熔深大概與功率的0. 6次方成正比。在20KW的激光功率下,熔深最大為15-20mm,功率達(dá)到90KW時(shí)最大熔深也只有45mm。其主要原因是:
一、 熔深再增大時(shí)焊口側(cè)壁的熔化金屬會(huì)跨接起來,阻礙激光通過;
二、高功率激光焊接時(shí)將產(chǎn)生大量的等離子體,而去除等離子體也越來越困難,對(duì)激光的屏蔽也越來越嚴(yán)重。激光器的輸出鏡由于溫度的升高而產(chǎn)生應(yīng)變,聚光性能也會(huì)越來越差,尤其在長(zhǎng)時(shí)間使用時(shí)影響更是巨大。