优化Nd:YAG激光焊接质量 提高加工效率

2009/6/2/9:25来源:中国激光网
    制造焊接工艺的开发与优化分很多阶段,首先是选材与焊接接头设计,然后是选择焊接技术、制定焊接程序,最后是制造系统中的夹具优化、材料处理及焊接机控制等。 

     许多系统要求可能会发生相互冲突。举例来说,要求焊接接头紧密固定的同时,又要求高速、低成本手动加工,又比如既要求快速焊接,同时又要求低成本、低功耗激光焊接。我们要在整个项目过程中考虑到上述问题及其它种种因素。当今的新产品层出不穷,工程设计技术飞速发展,要想在业界处于不败之地,最好的办法就是以尽可能低的成本实现高度的灵活性及卓越的性能。 

    在下面介绍的焊接系统开发过程中,Oberg Industries公司充分发挥其多年来在工艺与机器领域积累的专业知识与经验,并采用具有超级调制(Super Modulation)功能的激光系统,从而开发出了一款经济型焊接系统。 

    Oberg Industries是一家精密冲压件制造商,主要服务于汽车、医疗及航天航空等诸多产业领域,以高精度成品部件而闻名。一家汽车领域的客户曾告知该公司,另一家制造商提供的某种气囊组件的焊接有质量问题。这家供应商采用传统的钨极氩弧焊(TIG)焊接工艺,很难确保提供必要的可靠性。 

    Oberg采用自己独特的专业冲压技术提高了组件的精确度与质量,但客户还希望提供配套的完整而可靠的焊接管。于是,Oberg开始考虑采用激光技术来实现上述目的。在其位于宾夕法尼亚州匹兹堡附近的Sarver厂房中,Oberg采用低功耗脉冲YAG激光器进行了焊接试验。Oberg的客户对试验结果在视觉外观和强度方面的表现感到非常满意,但认为整个工艺过程还是太慢。 

    因此,Oberg请GSI集团激光事业部帮忙,看看他们能否通过其应用实验室分析提高速度的方法。GSI集团应用工程设计中心凭借其数十年的激光加工经验,能为潜在的客户提供高质量、低成本的方案,以便他们全心身致力于设备制造工作。就自身的要求而言Oberg需要一种不仅能支持 50毫米/秒的焊接速度,而且还能满足最终客户强度要求的激光源。 

    焊接管是一根厚度约为1.2毫米的1008带孔碳钢碎片过滤管。焊接前,先在平板上打孔,然后再让平板形成间隙约1.5毫米的管,这样便于进行接缝对齐与定位。这一工艺的质量标准是确保表面和底部外形良好,而且即使有超大球状物强行通过过滤管,也不会影响焊接。制造过程中阶段性进行检测。 

    位于密歇根州Novi市的GSI集团应用实验室的最初任务是测定原型部件的精确的激光源以及合适的焊接技术。与Oberg进行探讨后发现,尽管1kW连续Nd:YAG激光器能轻松实现每秒50毫米的焊接速率,但是这样该项目就毫无经济性可言。从预算的角度来说,500W激光器更适用。原型部件于2006年7月焊接成功,其采用的是支持连续波(CW)与Super ModulatedTM两种输出的JK501SM Nd:YAG激光器。原型部件焊接试验时,以不带孔的实管部件为对象。为达到不同的熔透以及检测其强度,分别采用了不同的焊接速度和参数。 

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