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如何解决激光钎焊中的气孔问题

时间:2022-6-17

激光钎焊工艺是目前车顶、尾盖等部件的主要焊接工艺之一,由于其经济性,美观性, 密封性良好的优点,备受各大汽车厂商的青睐。在实际生产中,激光钎焊的质量问题一直是工艺质量部门头疼的问题,特别是在前 期调试中,问题频发。其中最主要的问题还是激光钎焊的气孔问题。

如何解决激光钎焊中的气孔问题
车顶钎焊缺陷(来源:宾采尔)

经过不断的经验总结,解决气孔问题,大概分为三个方向。

1. 母材本身的问题

1) 污染度问题,钣金经过冲压工序后,会带有一定的油污或者杂质,如果在焊接前没有进行清洁,会直接导致气孔或者焊接过程不稳定。

2) 材质的问题,常用的热镀锌板会比电镀锌板,普通碳钢板更容易生成微小气孔或者咬边。

2. 机械匹配问题

机械匹配问题也可以分为两个问题:

1) 激光头和送丝模块的匹配,不稳定的导丝模块或者激光头不稳定的跟踪系统,会导致焊缝的大气孔、凹陷和连续的焊丝不连续。

2) 送丝角度的设定,在某些焊缝段不合理的送丝角度会导致气孔的产生,因为送丝角度不合理会导致丝和板材之间的夹角较大,导致送丝不畅。

3. 送丝系统本身问题

如下图所示,送丝不畅造成的钎焊气孔形成分成了三步。

如何解决激光钎焊中的气孔问题
钎焊气孔形成过程(来源:Michael Ungers,etc)

第一步,由于送丝速度不规律,焊丝被从熔池中拉回,中断了已经稳定的钎焊过程。焊丝的不规则运动导致液体钎料供应不稳定, 导致在接头部分形成凹陷。

第二步,熔池的形状不规则,并导致在熔池中形成一侧的钎料缺失,金属丝开始再次向前移动形成一个孔。

第三步,显示孔形成的最后阶段,孔被四面八方钎料包围,一旦熔池固化形成过程完成,孔隙倾向于向熔池中心漂移。

宾采尔针对送丝不问稳定的现象,设计了MFS-V3.1 精密送丝系统,重点解决了实际生产中导致送丝不稳定的几类问题:

1. 卡丝问题

第一,驱动装置卡丝问题。2×2的驱动轮设计能够很好的保证焊丝送丝的流畅性和精密性,能够避免如图所示的问题(高度错位, 侧向错位,导向缺陷,压轮不合适),避免焊丝在进入驱动轮的过程中就发生弯折。同时自带的压力调整装置也能够适应不同软硬度的焊丝,比如Cusi3,Al焊丝等。

如何解决激光钎焊中的气孔问题
2×2驱动装置设置

第二,送丝管内卡丝问题。针对送丝管内卡丝的问题,BINZEL有自己的送丝管专利,送丝管内部的结构不是普通的送丝软管,而是由多段万向节结构的关节组成的管道,每个关节都自带了四个轮子为焊丝导向,彻底解决了管内卡丝的问题。

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内置导向轮的送丝管

第三,接头对接处卡丝。在不同部件连接时,如果各个部件之间的导向结构没有设计好,也会使得焊丝卡丝。例如。图示的导电嘴与送丝管接头处,有专门的导向机构,使得焊丝不会在导电嘴内卡丝。

如何解决激光钎焊中的气孔问题
接头处的导向设计

2. 焊丝抖动或弯曲

第一,导电嘴的内径偏大会引起焊丝在孔内摆动。在焊接过程中,焊丝左右窜动,会直接影响到熔池的稳定性。针对这种情况, BINZEL提供了超过十种不同的导电嘴,能够覆盖市面上的多数应用。

如何解决激光钎焊中的气孔问题
针对不同应用的导电嘴设计

第二,焊丝弯曲。某些规格的焊丝刚性比较好,从丝盘出来以后,自身弯曲度比较高, 导致从导电嘴出来之后并不是直的,有一定的弯曲度,连续送丝过程中也会导致不稳定。或者,客户现场送丝管弯曲半径很小, 导致焊丝折弯程度比较严重,焊丝送出以后也是弯曲的。针对这种情况BINZEL提供了单拉丝系统,缩短了送丝距离,使得焊丝能够被校直或在送丝过程中不被过度弯曲。

如何解决激光钎焊中的气孔问题
单拉丝系统

3. 稳定

第一,高速送丝的稳定性,某些送丝系统在高速送丝的情况下,并不能很好的保证焊丝送丝的稳定。目前钎焊工艺,大多数送丝速度都在50-90mm/s的区间,但使用超过 90mm/s送丝速度的厂商也不在少数,所以高速下的送丝稳定性也很重要。BINZEL通过德国专业机构的认证,对比市面上某些送丝系统,无论是在disu2还是高速的情况下,都能很好的保证送丝的稳定性。即使在受到阻力的情况下,马达也能快速响应调整送丝力矩,保证送丝的稳定性。

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宾采尔送丝机受阻测试

第二,整体稳定性。机械的稳定性方面上文已经做了详细阐述,这个能够保证整个机械送丝的稳定。软件方面,MFS自带的软件不仅仅提供送丝监控报警,还能够针对不同的报警信号给出详细的解决方法。除此之外, 还自带buffer功能,能够在每次送丝以后,缓解驱动电机之间焊丝的张紧力。

如何解决激光钎焊中的气孔问题
优秀的软件设计保证响应稳定

激光钎焊工艺中,除母材和机械匹配之间的问题,选择一套合适的精密送丝系统能避免焊接不良的大多数问题。

来源:激光制造网

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