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全自動激光焊接機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點,但是在實際應用中人們也發現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,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,降低金屬材料對激光的吸收率,使激光的能量利用率降低。此外等離子云強烈時還可能對激光產生負透鏡效應,嚴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,熱作用區小,橋接能力很差,對焊縫接頭對準的平整度和精度要求很高。采用激光焊接時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。
同時接頭兩側平整度太差時會發生焊接錯位,將嚴重影響焊接質量。這一方面對激光接頭的準備提出了很高的要求,另一方面要求裝夾精確,對裝夾的技術要求高,這都增加了工藝要求和焊接成本。在工業適用化上的技術難度較大。
3、 焊縫的硬度高,焊接熱裂紋傾向大。激光焊接時功率密度很大,熱作用區域很小,而熱輸入量小,所以焊接區域會產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,這會帶來兩方面的影響:
一是焊縫的硬度很高,有時可能大大高于母材,這在諸如船舶等特殊工業中的應用有所限制;
二是對于某些金屬零件特別是經過深加工后存在高機械應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、深熔小孔內金屬受熱汽化,焊接后焊縫處有時會存在凹陷。焊速高時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,也會形成氣孔。
5、 對高反射金屬如鋁、銅等的焊接十分困難。鋁銅及其合金對激光的反射非常高,起始的反射率高達90%以上,激光能量大部分被反射,難以形成深熔焊的小孔。
6、采用激光焊接一個很致命的缺點是焊接設備成本很高,同時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行時對昂貴的He氣消耗巨大,生產成本也增加很大。
但是激光焊接的熔深并非與激光功率成正比的增長,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,功率達到90KW時最大熔深也只有45mm。其主要原因是:
一、 熔深再增大時焊口側壁的熔化金屬會跨接起來,阻礙激光通過;
二、高功率激光焊接時將產生大量的等離子體,而去除等離子體也越來越困難,對激光的屏蔽也越來越嚴重。激光器的輸出鏡由于溫度的升高而產生應變,聚光性能也會越來越差,尤其在長時間使用時影響更是巨大。