不銹鋼激光焊接中自動控制技術應用研究

周成林 司松海

摘 要 隨著科學技術的發展，我國的自動控制技術有了很大進展，并在激光焊接中得到了廣泛的應用。通過激光焊接來加快焊接的速度，是自動控制技術的一項重要工作形式。這樣不僅具有加熱速度快，焊縫比較深，工藝比較牢靠的特點，同時還可以保證其局部加熱的高水平，同時可以保證受熱變形的區域小，對焊接的效果起到了至關重要的維護作用。

關鍵詞 自動控制;焊接;不銹鋼;激光技術;改進應用

引言

激光焊接是焊接加工技術的重要方面之一。焊接過程屬熱傳導型，即激光輻射加熱工件表面，表面熱量通過熱傳導向內部擴散，使工件受熱熔化，待冷卻后形成特定的焊縫。激光焊接具有焊接速度快，焊縫深，工藝穩定的特點。此外，激光具有加熱局部小范圍的特點，受熱變形的區域小，因而焊縫美觀，焊接后的產品無須特殊處理，這一優勢使得激光焊接在不銹鋼焊接應用中占有一席之地，經激光焊接的不銹鋼產品外觀良好，強度可靠。

1不銹鋼激光焊接的基本原理

在進行激光焊接的時候，相關的工作人員通常會應用CO2激光器以及 YAG 激光器。激光焊接的方式包括兩種類別，依據激光輸出功率的密度大小，可以劃分成激光傳導焊接以及激光深熔焊兩種類型。YAG 激光器擁有比較高的平均功率，所以在激光焊機期間運用得十分廣泛。激光焊接以及電子束焊接最為突出的區分體現在激光輻射無法生成穿孔焊接。在進行熱焊接時，激光功率密度小于每平方厘米一百千瓦，工件表面的金屬在少量的熱量下不能瞬間熔化甚至蒸發，因此熱能只能傳遞到金屬內部。通過熱傳導。當深熔焊的激光功率密度超過每平方厘米一百千瓦時，金屬會因高溫而直接熔化形成焊縫[1]。

2常不銹鋼激光焊接中的關鍵工藝參數

2.1 激光功率對焊縫深度的影響

試驗數據表明，激光功率密度是與焊縫深度相關的，當功率密度過小時，不銹鋼熔化程度不足，不能形成焊縫;而當功率密度過大時，熔池蒸發過度，造成焊縫缺陷。然而，在實際應用中，激光功率密度是很難進行測控的，本文假定激光的光斑直徑是一定的（可以通過機械機構實現光斑直徑的穩定），從而簡化成為分析激光功率大小對焊縫深度的影響，這一假定的另一個意義在于，激光功率的大小可通過施加在激光器上的電流大小來調節，易于量化地控制參數。

2.2 焊接速度相對較快

焊接技術的發展，從工業時代到現如今有著突飛猛進的發展速度，越來越多的行業開始了自己嶄新的技術革命，而焊接正巧就是其中的一項，其不僅有著和燈泡一樣悠久的歷史，同時也有著自己獨特的發展步伐。相對于傳統焊接技術來說，自動控制技術的發展主要體現在激光焊接在施工的過程中，可以讓其焊接速度更快，相對于傳統的焊接技術來說，可以讓其的運轉速度更快，讓其發展的過程更加迅速，加快整個工期的速度，提前完成其工作量，讓其能夠最大限度地發揮自己的實力，從而將焊接速度提升到最快。對于我國的施工團隊來說無疑是非常有價值的一次提升，也是對施工質量的一個可靠保障。

2.3 保護氣體流速

保護氣體有兩個功能：一是保護工件表面不被氧化，防止焊接氣孔的產生，保證焊接件的焊接質量和不銹鋼制品的美觀。二是抑制等離子體云的負面影響。激光焊接期間，焊接材料在保護氣體的效用下逐漸地熔化及蒸發，構成一系列的等離子體云。等離子能夠很好地覆蓋焊縫，汲取掉很多的激光能量，從而散射激光，最終有效地減少焊縫熔深以及強度[2]。

2.4 保護氣體的流量

保護氣體的作用有兩個：一是保護工件表面免受氧化，防止焊縫氣孔的產生，可以保證焊接件的焊接質量和不銹鋼產品優美的外觀。二是抑制等離子云的負面效應，在激光焊接時，被焊接材料會熔化蒸發，與保護氣體形成等離子云，等離子覆蓋在焊縫上，大量吸收激光能量，對激光有散射作用，使得焊縫熔深減小，降低焊縫強度。因此，在焊接過程中，需保持氣體對焊接處的吹射。在各種保護氣中，氦氣最不容易被激光電離，而且密度較小，從而可以有效地驅散焊接處的離子云，增加激光的穿透能力，提高熔深。實際經驗數據表明，保護氣體有個最小流量值，當低于此值時，上述第一點中的防氧化功能無法實現，影響焊接質量與外觀。當然，保護氣體的流量也并非越大越好，當氣體流量高于最小值時，對增加熔深的貢獻作用趨于平緩。

2.5 焊接質量相對較高

對于大多數的企業和事業單位來說，焊接質量尤為重要，所以高質量的焊接工藝現在很受歡迎。高質量的焊接技術不僅可以最大限度地保證施工的質量，同時還能最大限度地實現施工技術的不斷完善和發展。自動控制技術可以保證焊縫較小，不影響事物的美觀，看起來更加和諧，也比較方便打磨，相對來說質量比較高，極大限度地滿足了焊接的高質量要求，讓焊接變得更加輕松自在，不再像傳統的焊接行業花費了較多的精力和時間，與此同時還可以提高焊接的質量，讓焊接技術更加高科技，更加人性化，更加立體化。這也是我國不斷發展的經濟和文化事業對焊接發展的必然要求，也是焊接技術自身發展的必經之路。

2.6 焊接質量高

在許多工業領域，焊接質量的高低不僅直接決定了產品技術水平，決定了一項工程生產能否順利進行、研發產品能否投入使用，甚至是一項工程建設的質量水平。因此，如何提高焊接工藝的質量水平一直以來都是人們不斷探究的問題，高質量的焊接技術不僅提高了產品質量的下線，而且直接影響了很多相關工業的發展進程。自動控制技術能夠確保焊縫合理，不會破壞整體的外觀欣賞性，更有助于繼續地打磨，提升體焊接產品總體的質量水平[3]。

3結束語

綜上所述，自動控制技術在焊接技術上的運用很全面，不僅從工業角度來說，從商業角度來看也同樣。加強自身的技術水平，不斷地實現自身技術的高度發展，才是適應社會發展趨勢的重要方法。自動控制技術在不銹鋼激光焊接中的應用在現代工業上尤為重要，不僅是技術上的不斷發展還有在事業上的不斷推動，都是焊接技術不斷進行自我革新的重要原因。自動控制技術，讓不銹鋼的焊接技術不斷突破自我，實現了焊接事業的嶄新發展，在不遠的將來，焊接技術也將不斷地突破自我成為現實生活中的焊接關鍵點。

參考文獻

[1] 李正文，高向東，李秀忠.激光焊接不銹鋼技術[J].焊接，2016，（11）：61-66.

[2] 張翀昊.自動控制技術在不銹鋼激光焊接中的應用[J].時代報告，2017，564（12）：81-82.

[3] 王剛，周玥，于捷.銅與不銹鋼激光焊接頭金相組織[J].機械制造文摘（焊接分冊），2019，（2）：34-35.