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未來前景不可測,掌握它就等于掌握了未來10年財富密碼:激光焊接檢測技術(一)

發布:2022-03-22 12:20作者:www.yattendonparish.com點擊:1049次

?未來前景不可測,掌握它就等于掌握了未來10年財富密碼!激光焊接因其高生產率、自動化焊接和形成高強度焊縫而被用于汽車、造船、航空航天、造船和橋梁建設等許多行業。受熱影響的區域的質量高。高能量密度可以分別為100-1000 kW平方毫米,這使得激光束和焊接材料之間的結合非常牢固,特別是在焊接具有鎖孔效應的厚板時。因此,高功率激光焊接中的綜合控制和質量控制是獲得優質產品的關鍵。 20 多年前,許多研究人員專注于檢測激光焊接過程。然而,當時實驗室測試的結果并未在公司之間廣泛傳播。原因是當時的檢測設備非常昂貴。此外,儀器的精度不夠,檢測效率也很低。另外,目前有一些企業使用激光焊接,這也是限制激光焊接控制發展的另一個原因。隨著激光價格不斷下降,激光焊接變得更便宜,激光焊接技術在焊接行業越來越受歡迎。在批量生產過程中,對焊接過程進行有效的在線監控有助于降低我們的生產成本,提高產品質量。下面我們就來說一說激光焊接檢測技術:
激光焊接是激光束與熔融金屬相互作用的基本過程。在焊接過程中,激光束通過光纖和相應的光學鏡傳輸。因此,激光焊接過程的在線監督主要關注焊接區域內光輻射能量的信息,研究中使用的探測器大多為光學探測器。近幾十年來,由于傳感器技術和人工智能技術的飛速發展,激光焊接過程中實時傳感器技術的發展取得了巨大的進步。本文檔討論激光焊接過程的在線監督。首先詳細介紹激光焊接的物理原理和各種電流測量方法的基礎知識。正因如此,多傳感器識別的先進技術和人工智能識別技術也近在咫尺。本文介紹了先進傳感器技術在激光焊接檢測過程中的有效應用,并嘗試將人工智能技術融入激光焊接過程。本文的目的是檢查當前技術的現狀和未來可能的發展。激光焊接控制和自適應過程控制。
激光焊接控制方法的基礎
激光焊接的原理
在激光焊接過程中,材料被迅速加熱到一定溫度,之后熔融金屬開始蒸發,并在熔池中心形成一個小孔。如圖 1 所示,連續激光焊接過程中的蒸汽壓力使小孔保持打開狀態。激光焊接的小孔效應目前會產生從小孔注入的金屬蒸汽和等離子體云。需要注意的是,不同類型激光器的焊接性能也不同。在 CO2 激光焊接中,只有在使用氦氣作為保護氣體時才會出現突起。當使用 N2 或 Aria 作為保護氣體時,通過 CO2 焊接僅在蒸汽噴嘴處產生等離子氣體。在激光焊接中,煙旗僅在最弱的離子等離子體條件下形成。光譜分析中使用的幾乎所有峰都是由于使用 Ar 氣體作為保護氣體時無法檢測到的中性金屬原子的發展。同時,與鑰匙孔接觸的高蒸氣壓會導致大量飛濺。一般來說,焊接現場的電磁輻射可分為三類。第一類是云發出的可見光和紫外光。第二類是激光激活后發出的光。第三類是來自熔池表面的熱輻射。激光焊接一體化控制在激光焊接領域一般側重于熔池、小孔、噴濺、飛濺和輻射信號等特性。激光焊接過程中常見的缺陷是裂紋、氣孔、不完全熔透、不完全焊縫、割傷和飛濺。
它可以焊接很厚的材料。
激光焊接可以穿透高達 50 毫米,無需額外材料。一般來說,20,000 W 的激光可以輕松焊接 20 mm 厚的板。另一方面,在多階段焊接和填充中,焊接深度不受限制。通常,焊縫的厚度不僅取決于材料的特性,還取決于激光的功率。
不同材料的焊接
在工程實踐中,不同材料的焊接在技術上和經濟上都是不可避免的。在焊接不同材料解決冶金不相容問題的同時,人們也在孜孜不倦地探索焊接不同材料的可能性。使用傳統方法的焊接有許多變體,例如: B. 惰性氣體焊接、埋弧焊,甚至高能量密度等離子和電弧焊。電子。除了上面提到的合金焊接方法外,還有壓力焊接。摩擦焊、電阻焊、釬焊、機械連接等方法避免了熔焊的問題。但是,在高溫下,膠焊和錫焊等產品不能提供良好的附著力,并且隨著時間的推移會通過測試。解決方案是電子束焊接和激光焊接。這兩種焊接工藝引起了極大的興趣。由于激光焊接不需要真空且適應性強,因此激光焊接無可匹敵。
迄今為止,已通過焊接各種材料(如鋁/鋼、鋼/固體、銅/鋼和銅/鋁)獲得了驗證性結果。
復合焊接
混合焊接技術在許多情況下得到了廣泛的研究和應用。其中,GMAW激光器因其易于使用和安裝在機器人中而被廣泛應用于汽車行業。同時,也用于在造船、航空等行業。
光纖傳輸
激光可以通過光纖以最小的能量損失發送,因此可以遠程焊接激光,也可以通過透鏡發送激光。這是激光焊接的靈活性優于傳統焊接的主要原因之一。
遠程焊接
近年來,通過使用允許遠程焊接的高精度反射鏡和強大的激光器,實現了快速 3D 掃描處理。要遠程焊接,只需轉動激光頭或改變掃描振鏡的方向。這大大減少了零件(例如激光頭)的空轉,并顯著提高了加工效率。最新的遠程激光焊接技術配備了3D掃描系統和機器人運輸系統。
生物
傳統的焊接工藝,如 GMAW、埋弧焊等,會散發出不環?;虿恍l生的有毒有害金屬煙霧或顆粒。激光焊接幾乎不產生排放。通過安裝煙氣和排煙設備可以實現零排放。
豐富的光源
激光光源的種類很多,幾乎所有波長的光都可以在其波長范圍內產生激光來焊接不同的焊接目標,達到滿意的焊接效果。焊接最常用的激光源有二氧化碳激光、YAG激光、Nd玻璃激光、Yb:YAG:Nd:YAG、Er:YAG、KrF、ArF、XeCl、半導體(GaAs、InGaAs、GaAlAs、GaN)。等等。我
廣泛的應用
激光焊接作為一種重要的新型粘接技術,廣泛應用于高強度鋼、鍍鋅鋼、鋁合金、不銹鋼、鎳合金和鎂合金的焊接。同時,焊接已成為航空航天、汽車、電子、石化、電氣、造船等行業的重要工藝。同時在廚衛產品的焊接中起到重要作用。
典型激光焊接控制系統的結構
與傳統焊接不同,在激光焊接過程中,能量主要通過激光束引入,目前激光束通過玻璃纖維和光學透鏡傳輸,然后照射到材料表面?;谶@種獨特的功率傳輸方法,通過修改激光頭的光路結構可以做出幾個發現。我們目前專注于激光檢查的四種檢測方法,并簡要介紹每種檢測類型。
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