文档介绍：摘要
激光束作为一种高能量密度的热源,由于其潜的优势,使其在焊接领域得到了迅速的发展和应用,已逐渐成为传统焊接技术的补充和发展,对其工艺方法的深入研究可为其在国内的应用建立良好的基础;另一方面,焊接过程是一个高度非线性、多变量耦合,同时具有大量随机不确定因素的复杂过程,而人工神经网络(ANN)由于其具有非线性映射及自学习等特点,使其在焊接领域的研究中与传统方法相比具有一定优势。本文通过对YAG激光深熔焊试验的正交设计和对试验数据的分析,采用人工神经网络的方法,建立网络模型,并且基于MATLAB软件,编程实现了YAG激光深熔焊
的熔深预测和针对不同熔深要求对主要工艺参数的预测
一、激光焊接的主要特性
激光焊接是激光材料加工技术应用的重要方面之一。20世纪70年代主要用于焊接薄壁材料和低速焊接,焊接过程属热传导型,即激光辐射加热工件表面,表面热量通过热传导向内部扩散,通过控制激光脉冲的宽度、能量、峰值功率和重复频率等参数,使工件熔化,形成特定的熔池。由于其独特的优点,已成功应用于微、小型零件的精密焊接中。高功率CO2及高功率YAG激光器的出现,开辟了激光焊接的新领域。获得了以小孔效应为理论基础的深熔焊接,在机械、汽车、钢铁等工业领域获得了日益广泛的应用。
激光焊接的主要优点
(1)可将入热量降到最低的需要量,热影响区金相变化范围小,且因热传导所导致的变形亦最低。
(2)32mm板厚单道焊接的焊接工艺参数业经检定合格,可降低厚板焊接所需的时间甚至可省掉填料金属的使用。
(3)不需使用电极,没有电极污染或受损的顾虑。且因不属于接触式焊接制程,机具的耗损及变形接可降至最低。
(4)激光束易于聚焦、对准及受光学仪器所导引,可放置在离工件适当之距离,且可在工件周围的机具或障碍间再导引,其他焊接法则因受到上述的空间限制而无法发挥。
(5)工件可放置在封闭的空间(经抽真空或内部气体环境在控制下)。
(6)激光束可聚焦在很小的区域,可焊接小型且间隔相近的部件,
(7)可焊材质种类范围大,亦可相互接合各种异质材料。
(8)易于以自动化进行高速焊接,亦可以数位或电脑控制。
(9)焊接薄材或细径线材时,不会像电弧焊接般易有回熔的困扰。
(10)不受磁场所影响(电弧焊接及电子束焊接则容易),能精确的对准焊件。
(11)可焊接不同物性(如不同电阻)的两种金属
(12)不需真空,亦不需做X射线防护。
(13)若以穿孔式焊接,焊道深一宽比可达10:1
(14)可以切换装置将激光束传送至多个工作站。
激光焊接的主要缺点
(1)焊件位置需非常精确,务必在激光束的聚焦范围内。
(2)焊件需使用夹治具时,必须确保焊件的最终位置需与激光束将冲击的焊点对准。
(3)最大可焊厚度受到限制渗透厚度远超过19mm的工件,生产线上不适合使用激光焊接。
(4)高反射性及高导热性材料如铝、铜及其合金等,焊接性会受激光所改变。
(5)当进行中能量至高能量的激光束焊接时,需使用等离子控制器将熔池周围的离子化气体驱除,以确保焊道的再出现。
(6)能量转换效率太低,通常低于10%。
(7)焊道快速凝固,可能有气孔及脆化的顾虑。
(8)设备昂贵。
三、激光焊接的工艺参数。
1、功率密度。
功率密度是激光加工中最