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采用氦氣、氬氣氣體激光焊接來(lái)降低汽車制造成本

文章出處:責(zé)任編輯:人氣:-發(fā)表時(shí)間:2016-11-14 16:36:00【

  目前競(jìng)爭(zhēng)激烈的汽車市場(chǎng)中有著對(duì)速度的急切需求。而從消費(fèi)者方面來(lái)說(shuō),他們更為關(guān)心的是馬力。然而,在制造業(yè)中,速度就是生產(chǎn)量和生產(chǎn)率的全部。美國(guó)汽車制造商們由于眾多的原因,包括了車身設(shè)計(jì),認(rèn)知品質(zhì)還有擁有成本等,正在逐步失去其市場(chǎng)份額。更多信息請(qǐng)點(diǎn)擊:在線詢價(jià),或者撥打我們的熱線電話:400-6277-838

 

  雖然關(guān)于車身設(shè)計(jì)的討論并不在本文的考慮范圍內(nèi),然而,提高質(zhì)量和生產(chǎn)率的策略卻是討論的重點(diǎn)。這兩者都能通過(guò)混合加工技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn),這項(xiàng)技術(shù)將激光焊接與傳統(tǒng)金屬極氣體電弧焊(GMAW)結(jié)合起來(lái)進(jìn)行焊接。

 

  激光參數(shù),比如波長(zhǎng),光束質(zhì)量,光斑大小,功率密度,焦深,以及光束定位等等,對(duì)于成功進(jìn)行焊接都是十分關(guān)鍵的。其他參數(shù)還包括對(duì)GMAW能量源的常規(guī)補(bǔ)充和脈沖傳遞,GMAW金屬絲的定位,接觸的角度,以及金屬線的化學(xué)性質(zhì)。此外,基底材料氧化物表面情況,對(duì)接處的設(shè)計(jì),焊縫寬度以及保護(hù)氣體類型和流量也給混合焊接工藝的質(zhì)量和性能帶來(lái)了影響。

 

  下面將詳細(xì)的介紹氣體的選擇對(duì)許多方面的影響,這些方面包括了激光光束相互作用,防護(hù)效率,焊珠性能,以及用來(lái)傳輸標(biāo)準(zhǔn)的氣體混合物和流量的設(shè)備。

 

  混合的激光加工技術(shù)將一個(gè)二級(jí)能源合并到焊接池區(qū)域?;旌霞庸ぜ夹g(shù)使得激光焊接的優(yōu)勢(shì)得到具體化,這些優(yōu)勢(shì)包括了焊接速度得到提高,熱影響區(qū)域受到限制,焊接的接縫變窄同時(shí)具有精良的焊道外形。GMAW作為二次能源,它提高了總體的加工能量效率,降低了裝備成本的同時(shí)還提高了焊接縫隙的能力,此外,它降低了冷卻速率,同時(shí)改善了鋁的能量耦合效率。

 

  其次,盡管設(shè)備更加復(fù)雜,但是通過(guò)減小進(jìn)行焊接所需要的諧振腔的尺寸,GMAW的供能成本就降低了,從而降低了整個(gè)機(jī)器的成本。根據(jù)所要的結(jié)果可以決定GMAW焊絲進(jìn)給位置在激光光束之前或之后。利用拖尾式的GMAW焊絲進(jìn)給方式可以實(shí)現(xiàn)較高的焊接速度。GMAW焊絲被送入激光產(chǎn)生的熔融焊池中,這樣熔融焊絲所需要加入的二次能量就降低了。

 

  此外,當(dāng)填充焊絲到達(dá)尾部時(shí),GMAW的電弧產(chǎn)生等離子體,蒸發(fā)了基底材料,從而在焊接池的前邊緣處產(chǎn)生了凹陷。在熔融的焊接池內(nèi)的此凹陷降低了激光光束必須穿透的總深度,從而改善了穿透性能。已有資料很好的證明了,從匙孔或者焊接區(qū)域排出的蒸汽粒子會(huì)導(dǎo)致激光光束的衰減(散射和吸收),從而降低與基底材料耦合的光束能量。1激光光束的散射和吸收降低了焊接的速度和深度。2膠層決定了粒子越大,衰減效應(yīng)就越嚴(yán)重。

 

  氦氣保護(hù)氣體帶來(lái)最小的平均蒸汽粒子大小。這說(shuō)明了對(duì)CO2或YAG激光焊接來(lái)說(shuō),純氦是控制粒子大小的最佳選擇。我們必須承認(rèn),氦氣與氬氣相比,確實(shí)有比較高的電離率和較低的等離子體形成電壓,但是它的分子重量較小。因此,氦保護(hù)氣需要較大的流速,以保證有效的將激光光束路徑上的金屬蒸汽排出。由于氦氣的單位成本高于氬氣,因此,這就增加了焊接過(guò)程中平均每英尺成本。