焊接速度焊接速度對熔深影響較大,提高速度會使熔深變淺,但速度過低又會導(dǎo)致材料過度熔化、工件焊穿。所以,對一定激光功率和一定厚度的某特定材料有一個合適的焊接速度范圍,并在其中相應(yīng)速度值時可獲得熔深。激光切割作為一種精密的加工方法,幾乎可以切割所有的材料,包括薄金屬板的二維切割或三維切割。激光焊接過程常使用惰性氣體來保護熔池,當某些材料焊接可不計較表面氧化時則也可不考慮保護,但對大多數(shù)應(yīng)用場合則常使用氦、氮等氣體作保護,使工件在焊接過程中免受氧化
為了消除或減少激光焊接的缺陷,更好地應(yīng)用焊接方法,提出了一些用其它熱源與激光進行復(fù)合焊接的工藝,主要有激光與電弧、激光與等離子弧、激光與感應(yīng)熱源復(fù)合焊接、雙激光束焊接以及多光束激光焊接等。此外還提出了各種輔助工藝措施,如激光填絲焊(可細分為冷絲焊和熱絲焊)、外加磁場輔助增強激光焊、保護氣控制熔池深度激光焊、激光輔助攪拌摩擦焊等。(1)功率密度。 功率密度是激光加工中關(guān)鍵的參數(shù)之一。采用較高的功率密度,在微秒時間范圍內(nèi),表層即可加熱至沸點,產(chǎn)生大量汽化。因此,高功率密度對于材料去除加工,如打孔、切割、雕刻有利。對于較低功率密度,表層溫度達到沸點需要經(jīng)歷數(shù)毫秒,在表層汽化前,底層達到熔點,易形成良好的熔融焊接。因此,在傳導(dǎo)型激光焊接中,功率密度在范圍在10^4~10^6W/CM^2。(2)激光脈沖波形。 激光脈沖波形在激光焊接中是一個重要問題,尤其對于薄片焊接更為重要。當高強度激光束射至材料表面,金屬表面將會有60~98%的激光能量反射而損失掉,且反射率隨表面溫度變化。在一個激光脈沖作用期間內(nèi),金屬反射率的變化很大。(3)激光脈沖寬度。激光淬火技術(shù)可對各種導(dǎo)軌、大型齒輪、軸頸、汽缸內(nèi)壁、模具、減振器、摩擦輪、軋輥、滾輪零件進行表面強化。 脈寬是脈沖激光焊接的重要參數(shù)之一,它既是區(qū)別于材料去除和材料熔化的重要參數(shù),也是決定加工設(shè)備造價及體積的關(guān)鍵參數(shù)。(4)離焦量對焊接質(zhì)量的影響
數(shù)控機床電主軸激光淬火技術(shù)應(yīng)用
(1)主軸及隨機附帶4個試樣,試樣直徑80mm,壁厚20mm,兩端磨平。在采用CO2激光器進行激光硬化前,分別在主軸和試樣表面上涂覆一層特別涂料,以增加對激光的吸收。
(2)用5kW的CO2橫流式激光器對主軸及試樣進行激光淬火,其輸出功率P=1800~2000W,掃描速度v=5mm/s,機床轉(zhuǎn)速n=30r/min,掃描寬度2~3.5mm。并采用微機控制淬火機床(工作臺),配備靈活通用的工裝夾具,固定淬火工件作平行移動、轉(zhuǎn)動或合成運動。⑸切割材料的種類多等離子切割比較,激光切割材料的種類多,包括金屬、非金屬、金屬基和非金屬基復(fù)合材料、皮革、木材及纖維等。
(3)激光淬火化后的主軸及試樣檢驗 淬硬層深度0.5~1.2mm;表面淬火硬度60~66HRC;組織為外層極細馬氏體 少量殘留奧氏體,過渡層馬氏體 鐵素體 滲碳體,內(nèi)層為原始組織,即回火索氏體。
激光熔覆硬質(zhì)合金的優(yōu)勢
1、熔覆層晶粒細小、結(jié)構(gòu)致密,能夠獲得較高的硬度和耐磨、抗腐蝕等性能。
2、熔覆時可對基體產(chǎn)生較小的熱影響區(qū),工件變形較小。
3、熔覆層與基體材料之間可實現(xiàn)冶金結(jié)合,且熔覆材料稀釋率較低。
4、可熔覆多層,硬度和耐磨性成倍提高。
5、可以做到選擇性局部細微修復(fù),有效降低修復(fù)成本。
6、粉末材料體系適應(yīng)性比較高,大多數(shù)的常規(guī)及特種金屬粉末材料都可熔覆到金屬零件表面。