激光冷焊機，仿激光修補機

(b)熱源（電弧）工作過程示意圖

圖1類激光高能脈沖精密冷補技術原理示意圖

采用的高能脈沖能量集中、作用時間短，產生的瞬時電弧使得熱影響區金屬過熱比較小，實現了失效表面的“冷補”修復，有效地避免了薄壁類零件在其它焊修時產生的形變。同時在修補過程中有氬氣在電弧周圍形成氣體保護層，防止了空氣對鎢極、熔池及鄰近熱影響區的有害影響。利用該技術得到的修補層致密，結合強度高，修復成形好，其修復效果可與電子束焊、激光焊相媲美。

圖2  激光焊補技術與類激光冷補技術特點

該技術主要特點：

1、具有較高的焊補精度

通過對輸出電流、時間的精確控制，最小修復量達0.2mm。

2、具有較小的焊補沖擊

采用脈沖電流，能量集中，作用時間短，可進行薄壁件的修補，焊補應力和焊后變形小。

3、具有較小的熱影響區

對基體熱輸入量小，基材性能無退化，無宏觀熱變形；

4、具有較高的結合強度

基體與補材為冶金結合，適用各種加工方式，不會出現結合不牢固、脫落等現象。從圖3、圖4可以看出基材和補材結合良好，焊點連續，無裂縫。

圖3覆層截面金相圖（200×）             圖4 覆層截面金相圖（200×）

5、具有較廣的焊補材料

對焊補材料沒有特殊的要求，普通氬弧焊焊條均可用作焊補材料。

6、具有簡單的操作工藝

工藝簡便，可實現手工操作及自動化控制，只需簡單培訓即可。

7、具有較寬的應用范圍

可實現精密修復、磨損、裂紋及缺損焊補、特形表面修復、局部不解體現場修復。

圖5  類激光高能脈沖精密冷補技術特點

二、設備原理以及技術指標

類激光高能精密冷補機將380V工業電或220V市電通過整流濾波，再進行逆變，然后通過高頻隔離變壓器，最后再變換成高能脈沖，高能脈沖以電弧形式釋放于鎢極和工件之間，溫度極高的電弧使焊絲和工件迅速熔化而熔接在一起。圖6為設備原理。

圖6  類激光高能脈沖精密冷補設備原理

表1類激光高能脈沖精密冷補設備技術指標

三、類激光冷補工藝特點

1.根據修補的部位和場合實際情況，選擇單點工作模式或連續工作模式；

2．依據補材的種類和直徑大小，可以選擇脈沖電流值來精確控制脈沖能量的大小；

3．按照基體材料的耐熱能力以及對熱影響區的要求擇脈沖時間，可以精確控制脈沖的作用時間；

4．根據實際需求，選擇手工操作方式或自動化控制方式。

（1）手工操作：

手工操作比較靈活，便于掌握，可以對零件任意部位進行修補。圖7為手工操作修補汽車曲軸的實例。

圖7 采用手工操作修復曲軸

（2）自動化控制：

類激光高能脈沖精密冷補機配合三維或五維自動控制臺，通過控制臺的數控系統可準確的控制焊槍的運動軌跡，能夠實現直線、折線、圓弧和不規則劃痕的精密修復。圖8為利用自動操作修補裝備零件實例。

自動控制能夠降低勞動強度，克服人為操作的誤差，可顯著提高修復精度、修復效率和修復質量；同時，可以避免修復時產生的電弧對人體的輻射。

（a）對凸輪軸進行試修補                           （b）對連桿的試修補    

（c）對齒輪軸的修補                        （d）對薄壁零件的修補

圖8  利用自動化控制方式修補裝備零件實例

  （a）                                （b）

圖9 采用自動化方式進行冷補試驗的試樣

四、應用領域及范圍

1.      裝甲車輛等重型裝備

裝甲車輛等重型裝備傳動部分零部件表面磨損、腐蝕、以及微區損傷、缺損等失效修復，解決損傷面積小、形狀復雜、位置特殊的修復難題。

2.      汽車機車等機動車輛

汽車、機車等各類機動車的凸輪、曲軸、齒輪、傳動軸、盤類、桿類等傳動零部件修復，以及車體的表面焊道缺陷補平修正。

3.      船舶工業

軍艦、大型拖船、艦船等船舶發動機缸體、曲軸、連桿軸頸的磨損、線性裂紋與溝痕等損傷，以及各類傳動軸、齒輪等傳動零部件的修復。

4.      航空工業

飛機高強度結構鋼、沉淀硬化不銹鋼的表面腐蝕、劃傷、裂紋等表面失效與缺陷修復、飛機起落架、外板部件、發動機零件等修復。

5.      機械加工

加工制造過程中產生的加工超差及缺陷修補。

6.      特形表面

曲軸、凸輪軸、凹槽、內角等特形表面的修復。

7.      模具

各類模具劃傷、磨損、局部凹陷、型腔點蝕等缺陷的修復。

8.      鑄造

鑄件或加工產生的砂眼、氣孔等缺陷的修補。

9.      油田

鉆井等大型裝備磨損、腐蝕的現場修復。

10.    礦業

各種礦山機械設備、風機軸、壓力機活塞柱、特別適用于煤礦液壓支柱崩傷、腐蝕坑的修復。
 

曾貴芳
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