激光焊接工艺论文.docx

激光焊接工艺论文.docx1原有工艺存在的缺点11焊接光斑大由于焊接区域很小,在实际生产过程中,放置产品的位置存在一定误差,为了保证焊接光斑不偏离焊接区域,就需要焊接光斑尽量小。经过大量实际生产验证,焊接光斑直径在04以下可以很好地解决上述问题。这就需要对激光器的光路部分进行改造,在减小焊接光斑的同时保证光束质量不变。 12焊接良品率低手机扬声器弹片焊接的具体需求为1焊接拉力大于10;2不能击穿下层材料;3光斑不能大于04。通过以上三个指标评价产品的良品率,不良品率应低于2。在原有配置激光棒直径7,传导光纤芯径400μ条件下,不良率高达5以上。 2改造方案及结果21光学部分改造首先需要解决光斑偏大的问题,结合聚焦光斑大小基本原理由此可见,若要得到较小的聚焦光斑,需要减小传导光纤的芯径、增加扩束镜焦距2及减小聚焦镜焦距1。但是这些配置都不能随意更改,原因一如传导光纤的芯径太小,将加大光纤耦合的难度,增加激光烧毁光纤的风险;原因二扩束镜焦距的焦距直接决定了聚焦光束的焦深,焦距越大,焦深越短,这样激光束对工件的高低公差要求更高,不便于后续的工艺调试;原因三聚焦镜的焦距直接影响到焊接的幅面,焦距越小,幅面越小。综合以上分析,结合实际需求,将外光路系统设计为光纤芯径=02,扩束镜焦距2=180,聚焦镜焦距1=170,根据式可求得聚焦光斑为02,但是实际焊接的光斑约为045。仍然无法达到实际生产的要求。对激光器内部光学进行改造,常规的焊接使用的激光棒直径工作物质为φ7。为了得到更小的光斑,将激光棒的直径改造成φ4,相应的结构件如激光棒与腔体的连接件、密封圈等也做一些改造。为提高装配的便利性及后期的稳定性,激光器腔体的大小也相应减小,使得与激光棒的配合更加紧密。在其他条件一样的情况下,激光棒直径为φ7时,焊接半径为022,如图2所示。激光棒直径为φ4时,焊接半径为0177,如图2所示,相对于φ7的激光棒,光斑减小了20以上,可以达到焊接光斑直径小于035的要求。 22焊接工艺优化在光学部分改造后,为解决拉力不够10和良品率低的问题,通过大量工艺测试,对生产工艺进行改造。在保持其他条件不变的情况下,对激光峰值功率、脉冲宽度、离焦量三因素进行三水平正交试验,所取因素水平见表1,并分析其对焊接拉力及良品率的影响。当激光峰值功率较低,为800时,产品的不良率主要是平均拉力小造成的,无击穿现象发生,表明峰值功率对焊接拉力大小起到主要因素。当峰值功率较大,为1000时,主要的不良率是由于击穿现场产生的,这是因为下层材料本身很薄008,功率稍大,即容易击穿脉冲激光的激光功率稳定性一般在3左右。脉冲宽度主要影响焊接光斑的大小及拉力的大小,脉宽越宽表示单个脉冲与材料的作用时间越长,这样焊接光斑较大,拉力也较强,但是由于工件本身焊接的区域较小,要求焊接光斑小于035。所以在保证上层材料光斑大小一定的情况下,需要优化工艺参量,使得下层材料的熔缝宽度足够大将上下两层材料拉拖开,测试下层材料的熔缝宽度大小。其结果如图3所示,图3是脉冲宽度为15时下层材料的熔缝宽度,半径为008;图3是脉冲宽度为20时下层材料的熔缝宽度,半径为0112。拉力测试表明图3的熔缝宽度的拉力比图3的大30。这两种不同的熔缝宽度表明了上下两层材料之间的熔合面积不同,直接对焊接拉力的大小产生影响。 3结论1改造激光器外部光路及内部光路,具体改