激光焊接以激光束為能源,將激光束沖擊在焊件接頭上以達(dá)到焊接的目的。激光焊接廣泛運用在高精密制造業(yè),粉末冶金業(yè),汽車工業(yè),電子電器工業(yè),生物醫(yī)學(xué)以及其他領(lǐng)域。
零部件進(jìn)行激光焊接往往需要進(jìn)行焊接前表面處理,否則容易因工件表面污染物清洗不干凈導(dǎo)致焊接質(zhì)量缺陷或者產(chǎn)生次品。常見的因工件表面清洗不干凈導(dǎo)致的焊接不良問題有:
問題 | 原因 |
焊接 氣孔 | 工件進(jìn)行激光焊接前表面未清洗干凈,存在污染物或激光焊接速度過快,氣體來不及溢出熔池 |
焊接 飛濺 | 工件進(jìn)行激光焊接時表面存在油污導(dǎo)致進(jìn)行焊接時產(chǎn)生飛濺 |
裂縫 | 不正確的預(yù)熱和冷卻,不合理的焊接工藝(如焊接次序)、鋼的含硫量過高、 氣孔與夾渣的誘發(fā)等均會形成裂縫 |
夾渣 | 接頭清理不良、焊接電流過小,運條不適和多層焊時前道焊縫的熔渣未清除干凈等易產(chǎn)生夾渣 |
激光焊接工藝要求零部件表面無油污等污染物,因此對零部件表面清潔度進(jìn)行檢測,可以更好的保證激光焊接質(zhì)量,減少激光焊接缺陷。
工件表面的油污一般成為為碳?xì)浠衔?,在高溫作用下使碳、氫分離,其中碳與氧結(jié)合生成CO,從而促使產(chǎn)生焊接氣孔。對于焊接前油污等有害雜質(zhì)的控制,需要在焊接前清洗工件表面污染物,以及在清洗工藝完畢后對工件表面進(jìn)行表面清潔度檢測,防止氣孔、裂縫等問題的產(chǎn)生。
焊接氣孔會降低堅固性和密封性,下圖顯示在激光焊接前對工件表面進(jìn)行清潔度檢測,當(dāng)工件表面清潔度高于65%,焊接氣孔數(shù)量明顯降低,當(dāng)工件表面清潔度低于65%時,焊接氣孔數(shù)量明顯增加。
德國析塔SITA表面清潔度儀采用共焦法原理,通過光源發(fā)射出較佳波長的UV光檢測金屬表面的污染物,內(nèi)置的傳感器精準(zhǔn)探測污染物引起的熒光強度,該熒光強度的大小取決于基材表面有機物殘留情況,從而能精準(zhǔn)量化檢測金屬表面清潔度。
借助UV光源和傳感器的共同作用,德國析塔SITA表面清潔度儀能快速量化清潔度測試結(jié)果,用于直接判斷金屬基材表面干凈程度是否達(dá)到合格范圍,有效避免了人為判斷造成的測量誤差,更有效審查生產(chǎn)步驟和清洗程序,進(jìn)而優(yōu)化清洗工序,更大地提高工作效率,減少返工率,降低生產(chǎn)成本。
某聞名德資汽車零配件廠生產(chǎn)的變速器四擋/五擋從動齒輪總成是由鋼件從動齒輪與粉末冶金齒環(huán)激光焊接而成。在變速器中起同步、換擋、傳遞的重要作用,所以要求焊接性能好,質(zhì)量穩(wěn)定可靠。
齒輪激光焊接工藝流程:精加工齒輪 - 清洗 - 烘干 - 壓裝 - 探傷 - 熱處理 - 熱后加工- 成品。
近期其發(fā)現(xiàn)生產(chǎn)的齒環(huán)焊縫氣孔過多,不合格率高達(dá)18.8%,影響齒環(huán)焊接質(zhì)量的因素主要有焊接室以及工件清潔度、粉末冶金齒環(huán)燒結(jié)工藝、激光焊接工藝參數(shù)(激光功率、保護(hù)氣體等)。
為判斷工件清潔度是否影響焊接質(zhì)量,該企業(yè)通過對比測試,使用德國析塔SITA表面清潔度儀檢測生產(chǎn)的嚙合齒環(huán),測出超出其合格標(biāo)準(zhǔn)范圍的有100個,抽取50個嚙合齒環(huán)工件重新清洗并進(jìn)行激光焊接,發(fā)現(xiàn)無氣孔產(chǎn)生,另外50件不符合標(biāo)準(zhǔn)要求的,不清洗直接進(jìn)行焊接,發(fā)現(xiàn)氣孔多。
通過對比試驗,這家企業(yè)驗證了在激光焊接工藝中,加工后的從動齒輪總成不清洗干凈,表面留有污染物,則會導(dǎo)致激光焊接時焊縫產(chǎn)生氣孔。
德國析塔SITA清潔度測試儀可以廣泛運用在焊接接頭質(zhì)量、安全氣囊點火裝置的焊接組件等方面,工件表面污染物會影響焊接質(zhì)量,焊接氣孔會導(dǎo)致泄露,因此在焊接工藝前檢測工件表面清潔度非常有必要,可以有效降低焊接次品率。
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