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激光焊接

發(fā)布時(shí)間:2016-02-27人氣:677

激光在每次接觸新設(shè)備,或者進(jìn)行新的實(shí)驗(yàn)時(shí),第一步一定是調(diào)焦,只有自己找到焦平面,才能正確的確定其他工藝參數(shù)如離焦量、功率、速度等,做到心中有數(shù)。在現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試,第一件事也是定焦,如果焦點(diǎn)不對(duì),直接導(dǎo)致后續(xù)缺陷,改進(jìn)方向無從談起,甚至走向錯(cuò)誤方向,所以找到焦平面是工藝調(diào)試、打樣、實(shí)驗(yàn)第一要?jiǎng)?wù)。

激光焊接調(diào)試——定焦點(diǎn)

定焦原理如下:

首先激光束能量并非均勻分布,由于聚焦鏡左右,呈現(xiàn)一個(gè)沙漏狀,在束腰位置,能量最集中,最強(qiáng),也就是焦點(diǎn)所在平面位置。如圖1、2所示,不同能量的激光束的焦深特征不同,同時(shí)振鏡和單模、多模激光器也有所不同,主要體現(xiàn)在能力空間分布上,有些比較緊湊,有些比較細(xì)長(zhǎng)(瑞利長(zhǎng)度不同),但能量都圍繞焦點(diǎn)位置對(duì)稱分布。

激光焊接調(diào)試——定焦點(diǎn)

激光焊接調(diào)試——定焦點(diǎn)

所以找焦點(diǎn)的依據(jù)就在于去感知能量變化,一般用小功率,200-500W左右,通過一定方式,在激光方向找到兩個(gè)焊接現(xiàn)象(聲光電)對(duì)稱分布的位置坐標(biāo),求個(gè)中值,即為焦平面位置,如圖所示:材料表面對(duì)激光單位能量密度極為敏感,一旦低于某個(gè)閾值就不會(huì)有反應(yīng)。這就簡(jiǎn)單了,我們只要在激光方向找到如圖1、2兩個(gè)位置,在距離焦點(diǎn)兩個(gè)方向同樣位置應(yīng)該有同樣的聲音、火花、飛濺現(xiàn)象,以此來確定焦點(diǎn)就在這兩個(gè)位置中間。

激光焊接調(diào)試——定焦點(diǎn)


波形設(shè)置:

1、焊接模式選擇QCW模式。

2、最大功率設(shè)置為0.3左右,功率不要設(shè)置過大。

3、 波形脈寬設(shè)置為第一段0.1毫秒,功率100%,第二段2.5毫秒,功率100%。脈寬不能設(shè)置過長(zhǎng)。

4、頻率設(shè)置為1~1.5,頻率不要設(shè)置過高。

5、開始調(diào)焦

針對(duì)不同的激光束有不同的定焦方法,總的來說分為三步。

第一種:打斜線法:

1、先通過引導(dǎo)光斑確定焦平面大概范圍,找引導(dǎo)光斑最亮最小點(diǎn)確定為初步實(shí)驗(yàn)焦點(diǎn);

激光焊接調(diào)試——定焦點(diǎn)

2、平臺(tái)搭建,如圖4所示

激光焊接調(diào)試——定焦點(diǎn)

2、打斜線注意事項(xiàng)

(1) 一般用鋼板,半導(dǎo)體500W以內(nèi),光纖300W左右即可;速度上可以設(shè)置80-200mm

(2) 鋼板斜面角度越大越好,盡量在45-60度左右,中點(diǎn)定在引導(dǎo)光斑最小最亮的粗定位焦點(diǎn)位置;

(3) 然后開始打線,打線要達(dá)到什么效果?理論上這個(gè)線會(huì)在焦點(diǎn)左右對(duì)稱分布,軌跡有個(gè)從大到小再變大、或者從小變大再變小的變化過程;

(4) 半導(dǎo)體找最細(xì)點(diǎn),鋼板在焦點(diǎn)位置還會(huì)發(fā)白有明顯的顏色特征,也可以作為定位焦點(diǎn)依據(jù);

(5) 其次光纖盡量控制背面微透,在焦點(diǎn)位置微透,說明焦點(diǎn)在背面微透長(zhǎng)度的中點(diǎn),此時(shí)焦點(diǎn)粗定位完畢,使用線激光輔助定位進(jìn)行下一步。

激光焊接調(diào)試——定焦點(diǎn)

激光焊接調(diào)試——定焦點(diǎn)

3、下一步放平工件,把線激光調(diào)到和焦點(diǎn)引導(dǎo)光斑重合,即為定位焦點(diǎn),然后進(jìn)行最后一步焦平面驗(yàn)證:即打點(diǎn)法,也是第二種方法

(1) 通過打脈沖點(diǎn)的方式進(jìn)行驗(yàn)證,原理:是在焦點(diǎn)位置飛濺火花,聲音特征明顯,在焦點(diǎn)上下限有一個(gè)分界點(diǎn),聲音和飛濺、火花明顯不一樣的點(diǎn),記錄焦點(diǎn)上下限,中點(diǎn)即為焦點(diǎn),

(2) 再調(diào)節(jié)線激光重合,焦點(diǎn)既定位完畢,誤差在0.5mm以內(nèi)。務(wù)必重復(fù)實(shí)驗(yàn)定位,提高精度,避免單次導(dǎo)致的系統(tǒng)誤差。

激光焊接調(diào)試——定焦點(diǎn)

打點(diǎn)法也分多種,每個(gè)廠商會(huì)有不同的使用習(xí)慣:適用于焦深較大的,光斑大小在Z軸方向變化較大的光纖激光,通過打一排點(diǎn),看鋼板表面的點(diǎn)的變化趨勢(shì),每次調(diào)節(jié)Z軸變化0.5mm,打在鋼板上的印記由大到小,再由小變大的過程,最小的點(diǎn)即為焦點(diǎn)。

有些通過在相紙上打點(diǎn),一般用小功率,看相紙燒蝕點(diǎn)的大小來判斷焦點(diǎn),燒蝕點(diǎn)由大到小再變大,最小即為焦點(diǎn),這個(gè)誤差比較大,一般在0.5-1mm左右;

還有在鋼板上打點(diǎn),動(dòng)Z軸高度,間隔0.5mm打一個(gè)點(diǎn),通過顯微鏡,放大觀察,最小點(diǎn)即為焦點(diǎn),這個(gè)一般要間距大一點(diǎn),10mm左右,不然鋼板發(fā)熱,也會(huì)影響鋼板對(duì)激光的吸收率,會(huì)導(dǎo)致誤差,這種精度也在0.5-1mm之間;

激光焊接調(diào)試——定焦點(diǎn)

激光焊接調(diào)試——定焦點(diǎn)

激光焊接調(diào)試——定焦點(diǎn)

還有就是上面說的靠聲音、飛濺、火花,每個(gè)人根據(jù)各自的習(xí)慣和對(duì)這些特征的靈敏度來選擇信號(hào),每次寸動(dòng)0.2-0.5mm,觀察目標(biāo)信號(hào)的變化,一般采取火花從無到有或者聲音從無到有、飛濺從無到有,這個(gè)界限定為上邊界,再找下邊界,火花從有到無、飛濺從有到無、聲音從有到無,來定下邊界,再取個(gè)中間值即為焦平面。

這里要注意打點(diǎn)較多,一般是有專門打點(diǎn)的式樣,一般直接用美工刀片,酒精擦去油污使用。注意打點(diǎn)位置不要重合,不然表面粗糙度,溫度都會(huì)影響吸收率,影響特征信號(hào)異常導(dǎo)致誤判;還有注意打點(diǎn)間距大一點(diǎn),防止刀片變形翹曲造成誤判;多次求平均值,平滑誤差,這么搞一般能夠把精度控制在0.3mm內(nèi)。

打點(diǎn)過程一定要戴護(hù)目鏡,防止強(qiáng)光、飛濺傷眼。

第三種打螺旋線,主要使用在振鏡上。主要是振鏡脈沖打點(diǎn),特征不太明顯,速度太快,所以采用螺旋線,原理同上,找兩個(gè)臨界點(diǎn)取中值

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