大型薄壁构件激光焊接随焊压紧和焦点自动跟踪技术研究.pdf

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1、《电加工与模具~2015年增刊1设计·研究大型薄壁构件激光焊接随焊压紧和焦点自动跟踪技术研究武强，杨武雄，肖荣诗(北京工业大学激光工程研究院，北京100124)摘要：为满足大型薄壁构件搭接焊接工艺对搭接间隙和焦点位置的要求，研制了一种具有随焊压紧和焦点自动跟踪功能的焊接技术及装置。通过电容传感器实对检测参考面的位置，结合信号处理系统及机床系统Z轴的补偿运动，完成对工件压紧力和焦点位置的闭环控制，实现了焊接过程中对薄壁构件的随焊压紧和焦点自动跟踪，避免了由于焊接变形和工件轮廓加工误差对焊接质量的影响。采用研制的焊

2、接装置进行了焊接试验，达到了预期功能。关键词：激光焊接；焦点位置；自动跟踪；压紧力；随焊压紧；闭环控制中图分类号：TG665文献标识码：A文章编号：1009—279X(2015)$1—0036—04LaserBeamWeldingTechniqueofLargeThin-walledComponentswithIn—sitePressandAutomaticFocusTracking’Wu~Qiang，YangWuxiong，XiaoRongshi(BeijingUniversityofTechnology，B

3、eijing100124，China)Abstract：Inordertomeettherequirementoflargethinwallcomponentlaserweldingprocessofoverlappingforgapandlaserfocusposition，alaserweldingtechniqueanddevicewithweldingpressandfocusautotrackingwasdeveloped．Realtimedetectingthepositionofreference

4、facewiththecapacitivesensor，combinewiththesignalhandlingequipmentandcompensatingmotionofZaxis，realizingtheclosed-loopcontrollingonthepressingforceonthework—pieceandthelaserfocusposition，reachtheaimthatlaserweldingthelargethinwallcomponentwithweldingpressandf

5、ocusautotracking，avoidingtheinfluenceofworkpieceweldingdeformationandtheerrorofworkpiececontourmachiningontheweldingquality．Finally，thedevelopeddeviceisappliedtolaserweldingtest，andthedesiredfunctionisachieved．Keywords：laserwelding；laserfocusposition；autotra

6、cking；pressingforce；in-sitepress；closed-loopcontrol、薄板焊接技术在汽车、轨道交通、化工能源装变化会引起工件表面激光功率密度的显著变化，导备等领域具有广泛的应用。搭接是薄板焊接的一种致焊接过程不稳，甚至中断[1】。如果搭接间隙过大，主要焊缝接头形式，长期采用传统电阻点焊工艺。则工件之间无法形成有效连接，只有将搭接间隙控激光焊接技术具有焊接速度快、焊缝深宽比大、焊制在合理范围内，方可获得稳定的焊接质量[2-31。接变形小等优点，在薄板构件焊接领域内有着广泛大型薄壁

7、构件由于强度低、易变形、制造精度的应用。低等特点，其外焊接位置外形精度一致性差，需要在激光搭接焊接过程中，激光焦点位置和搭接专用的工装系统以保证其搭接间隙和外形精度。在间隙对焊接质量有着显著的影响。因为焦点位置的焊缝密集的条件下，工装系统的频繁拆卸势必影响加工效率，也易同激光焊接装置发生尺寸干涉。因此，采用相关技术手段保证大型薄壁构件搭接焊接收稿日期：2015-02一O6第一作者简介：武强，男，1975年生，助理研究员。过程中的搭接间隙和焦点位置精度是十分必要的。一36一设计·研究《电加工与模具)2o15年增刊

8、1因为激光诱导等离子体同激光深熔焊接过程气介电常数的影响，需采用相关装置将传感区域进密切相关，所以相关学者通过采用等离子传感器和行有效屏蔽[81。信号处理器等离子光学传感器(PS)检测等离子信息，通过A／D转换和光电耦合技术开发闭环控制系统，实现焦点位置的控制阎；也可通过实时检测等离子体谱线头(上部)的方法检测焊缝缺陷，但由于固体激光器深熔焊接过程产生的羽辉同CO激光产生的光致等离子体