2.3 設備的智能化及加工的柔性化
尤其是對YAG激光,由于可用光纖傳輸,給加工帶來了極大的方便。瑞士LASAG公司的FLS 系列YAG固體激光機頗在這方面有代表性。其主要特點是:
⑴一機多用,一臺激光機同時具有焊接、切割、打孔和剝離(Laser Ablation)等功能。
⑵采用一臺激光機可進行多工位(可達6個)加工。既可進行不同工位的分時加工,也可進行幾個(多至6個)工位的同時加工(能量多工位分配)。
⑶光纖長度(從激光加工機到工位的距離)最長可達60m 。
⑷開放式的控制接口,可與CNC、PLC、PC等直接相連。
⑸具有遠距離診斷功能。
2.4 束流的復合
最主要的是激光 — 電弧復合(Laser Arc Hybrid)。復合加工時,激光產生的等離子體有利于電弧的穩定;復合加工可提高加工效率;可提高焊接性差的材料諸如鋁合金、雙相鋼等的焊接性;可增加焊接的穩定性和可靠性;通常,激光加絲焊是很敏感的,通過與電弧的復合,則變的容易而可靠。
激光 — 電弧復合主要是激光與TIG、Plasma以及GMA。通過激光與電弧的相互影響,可克服每一種方法自身的不足,進而產生良好的復合效應。
GMA (GAS bbbbl Arc)成本低,使用填絲,適用性強,缺點是熔深淺、焊速低、工件承受熱載荷大。激光焊可形成深而窄的焊縫,焊速高、熱輸入低,但投資高,對工件制備精度要求高,對鋁等材料的適應性差。Laser-GMA的復合效應表現在:電弧增加了對間隙的橋接性(Ability of gap bridging),其原因有二:一是填充焊絲,二是電弧加熱范圍較寬;電弧功率決定焊縫頂部寬度;激光產生的等離子體減小了電弧引燃和維持的阻力,使電弧更穩定;激光功率決定了焊縫的深度;更進一步講,復合導致了效率增加以及焊接適應性的增強。
激光 — 電弧復合在1970年就已提出,然而,穩定的加工直至近幾年才出現,這主要得益于激光技術以及弧焊設備的發展,尤其是激光功率和電流控制技術的提高。
激光電弧復合對焊接效率的提高十分顯著。這主要基于兩種效應,一是較高的能量密度導致了較高的焊接速度,工件對流損失減小;二是兩熱源相互作用的疊加效應。焊接鋼時,激光等離子體使電弧更穩定,同時,電弧也進入熔池小孔,減小了能量的損失;焊接鋁時,由于疊加效應幾乎與激光波長無關,其物理機制和特性尚待進一步研究。
Laser-TIG Hybrid可顯著增加焊速,約為TIG焊接時的2倍;鎢極燒損也大大減小,壽命增加;坡口夾角亦減小焊縫面積與激光焊時相近。阿亨大學弗朗和費激光技術學院研制了—種激光雙弧復合焊接(HyDRA-Hybrid Welding With Double Rapid Arc),與激光單弧復合焊相比,焊接速度可增加約三分之一,線能量減小25% 。










