探究激光焊机的焊接质量范文

摘要:包钢稀土钢板材公司于2015年引进德国米巴赫激光焊机，应用到薄板生产线，将板材的头尾连接进行焊接，从而使得生产线连续生产。激光焊接，就是指将传统的焊接技术和激光技术进行结合，目前激光焊接技术的发展，是由于它能量源是具有高能量密度的激光束，直径小，能量大，焊接材料的热影响区域小，母材热变形小，焊接质量稳定，故焊接技术被广泛应用到汽车，船舶等各个前沿领域中应用越来越广泛。

关键词:激光焊机;焊接;质量

激光焊接技术是国内目前发展迅速的焊接技术之一，具有能量密度高，焊接质量好，母材影响小，焊缝美观等优势。在设备投入生产的实践证明，米巴赫激光焊机具有稳定的焊接性能，可以自动且快速的完成焊接任务，焊接质量满足酸洗酸轧的要求，是生产线稳定高速生产的前提条件。本文围绕焊机设备的焊接设定参数和焊接质量曲线研究与焊接质量的关系，以期望能研究出一套快速判断焊缝质量的公式或方法。

1焊接过程描述

1．1激光状态

激光焊接一般采用连续激光光束完成材料的熔融连接，材料能量转换是通过"匙孔"来进行，在足够高的功率密度激光不断发射到带钢上，在材料内产生蒸发现象并形成匙孔，像是一个黑体，吸收几乎全部的激光光束能量。热量从匙孔孔腔外壁传递到金属材料中，高温使得孔腔周围的材料金属熔化。熔融的金属包围着匙孔，液态金属四周被固体母材材料所包围。孔壁外液体流动和壁层表面张力与孔腔内连续产生的蒸汽压力相持并保持着动态平衡导致金属液体由于张力而不会流失，光束不断进入匙孔，匙孔外的材料在连续流动，随着光束移动，匙孔始终处于流动的稳定状态。就是说，匙孔沿着激光束移动方向发生位移，熔融金属充填充着匙孔移开后留下的空隙并冷凝，最终焊缝形成。

1．2焊机自动工作步带钢

在焊机内准备焊接时，带头和带尾定位至平台内，焊机在进行对中之后剪切，夹紧平台将带钢移动形成焊接对接焊口，激光头下压，发出激光进行焊接，焊接完成后进行焊缝确认，可放行后选择冲边，将焊缝头尾去掉。焊接时，焊机的焊缝检测系统会由几个传感器检测计算，最后在操作电脑上形成几条判断曲线，操作人员根据曲线与实际情况对比，可模糊判断出此焊缝质量的好坏。

2焊缝质量系统

焊接质量的好坏，取决于来料带钢的板型，设备精度和焊接参数的设定。来料可能会带头和带尾处有浪，带钢夹杂，镰刀弯，厚度不均等情况，都会大大影响焊接质量;设备需要自动调节焊接缝隙，焊接速度，激光功率，焦点位置等焊接动作，如果设备精度下降后，设定值与实际值的差别焊接会导致明显的焊接缺陷;焊接参数的确定大都是在生产线进行大批量生产之前，进行焊接实验而得出的，但在面对偶发性焊接异常时，需要调节一个或者多个参数进行焊接。米巴赫激光焊机所设计的焊缝评估系统记录若干参数值，如:带钢宽度位置、焊缝位置、间隙位置、焊缝与间隙距离、间隙宽度、渗透值、欠充满、高度偏差、过充满等。在操作界面上，可激活所选择的信号进行查看图像界面实时拍摄间隙照片、焊缝照片及熔深照片，最后每条焊缝以焊缝数目号命名，将数据以文本格式保存于电脑中。操作人员在生产过程中，一般会参照其中一条或几条曲线来进行分析，观察整条曲线的走向和趋势，判断此条焊缝是否满足生产强度，从而进行下一步操作。

其中，以实际经验对比，需要格外注意的几个曲线数据为:(1)欠充满。指焊缝的“下凹”程度，由于激光功率太大或者间隙太大，速度过慢都会导致欠充满，如果欠充满超出允许范围之外，表征此条焊缝“太薄”，在生产过程中，很可能由于承受不住生产线张力而发生撕裂甚至断带。(2)过充满。过充满太大相当于焊趾太高，通俗的指焊缝的“上凸”程度，由于激光功率太小或者间隙太小，速度过块都会导致过充满，焊接间隙内，钢水无法完全的稳定的分布在母材剪切间隙中，一大部分只是流到了焊缝的表面上，导致的结果是焊缝内在连接差，如果过充满超出允许范围之外，表征此条焊缝中间未良好的连接，强度不够，易发生撕裂甚至断带。(3)渗透。指在焊接过程中，从下表面向焊缝观察激光强度，来表征激光是否穿透母材，激光焦点表征了激光能量最强的点，生产中为了确保能量足够焊接，会对激光焦点进行标记，如果焦点与母材厚度不匹配，激光很可能会能量不足，材料熔融不良，导致焊接不良。由于激光焦点太高会使得渗透值几乎为零，激光焦点太低会造成激光亮度太强渗透值超出允许的范围。(4)高度偏差。指两根带钢的头尾相对厚度。焊机在接收数据后，会根据参数自动调节出入口侧焊头的距离，来使得两根带钢中部对接中部，焊接有足够的材料融合。高度偏差曲线整体大于或小于允许值，表征两根带钢焊接并不在同一水平面上，出现“错层”现象，强度会下降。如果曲线波动较大，表征带钢的板型不良，需要采取其他手段来进行改进。

3结语

焊接过程中伴随着物质变化，发生化学反应，现在还没有明确的函数可以计算或推理焊接结果，生产过程中目前只能参考以上曲线，根据经验值和简单的杯突实验来判断焊缝的好坏，导致很多模棱两可的焊缝曲线无法进行准确判断，如果可以根据丰富的操作经验值和精确的设备控制度，以设定参数和焊机的质量评估曲线为评价因素，以焊接质量为目的，研究出一套较接近实际生产的公式，那么对于激光焊机的可操作性将会大大增加，同时保证了生产线的稳定运行。

作者：李炎南；崔桂梅 单位：内蒙古科技大学