领创激光LEAD W系列焊接装备在食品、化工等行业的应用

1． 概述

（1） 激光焊接的意义

2001年以前，中国的换热器板基本采用传统的焊接方式，欧美等国较早使用了该项新技术，并且大量向中国出口由激光焊接后的换热板及其罐体，导致我国相关企业在竞争中处于被动地位。领创激光技术团队成功研制出高速度，高精度和高可靠性的大型激光板焊加工设备。

该设备是利用激光将上层薄形不锈钢板通过中心穿透熔化焊方式与下层较厚或相同厚度的不锈钢板焊接在一起的先进加工工艺。被焊的上下板可以具有不同或相同的厚度，一般薄板小于3mm，厚板小于20mm。通过焊接可以成型蜂窝式夹套、板式换热器等换热罐体和装置。该工艺可以极大减小工人的劳动强度，无焊条损耗，无环境污染。CNC控制有效地提高了制件的精度，焊缝光滑无杂质，强度高，均匀致密，焊后工件变形小，无需附加的打磨工作。材料利用率可达100％，加工效率成倍提高。另外通过专用自动编程软件控制，可方便地更换焊接图样，以满足不同冷媒，耐压和换热需要。

（2）这类设备广泛应用于啤酒，化工制药，制冰水等行业。

2．影响激光焊接的主要工艺参数

（1）激光光功率；一般要大于形成小孔效应所需的临界功率。

（2）能量密度：能量密度一般大于106W／cm2。

（3）焊接速度：焊接速度主要与激光功率有关，在保证焊透和不焊穿的情况下，焊接速度随功率增大而增大。

（4）保护气体：主要有氩气，氦气和氮气。氩气使焊缝光滑均匀，氦气能显著增强焊透能力。

（5）喷嘴系统：主要与喷嘴直径和嘴板距以及焦距有关。喷嘴直径大，气压高，则保护好，过大则容易污染聚焦镜。嘴板距大焊缝保护不好，过小则易于导致喷嘴过热和污染镜片。焦距过长，镜片不易污染，但能量密度小，焦距过小则容易损坏镜片，但能量密度大，视光源种类和功率不同，一般选用焦长190至300毫米的聚焦镜。

（6）分段焊接时采用透镜聚焦较好，这是因为连续焊接时间短，不至于因透镜发热导致透镜变形从而造成焦距变化或焦点漂移，使用透镜聚焦能量密度也相对高，同时可实现氦气与氩气保护气体同轴喷出，焊透效果也好，但金属汽化后的反溅容易污染透镜。若焊接长直线时则采用反射式抛物面聚焦，焦距采用200MM，直接冷却聚焦镜，可实现长时间连续焊接，通过加装隔离窗口镜实现保护气体同轴喷出，能量密度相对较小，可达到类似的深熔焊效果。

3．设备的构成

激光焊接设备由激光器、机床主体、冷却系统、外光路导光系统、辅助气体，自动编程软件，另外还有夹具等组成。其中主机部分由CNC控制系统，底座，龙门移动梁，Z轴聚焦系统，工作台以及伺服驱动的液压、气动夹钳等组成。

图3 焊接轨迹工艺曲线示例

6．激光焊接的步骤和方法

（1） 上料，找正使板边与运行方向一致；

（2） 根据所焊板料参数在编程软件库中编辑；

（3） 自动生成加工程序并传给 CNC；

（4） 启动CNC，并运行机床；

（5） 焊接完成下料；

7．结束语

（1） 该设备已成功应用于化工，啤酒，制药等行业，焊接质量高，成本底，运行平稳，自动化程度高，加工效率高。

（2） 目前该设备可进行蜂窝夹套板、通道式夹套板和瓦楞板的叠加焊接，随着市场需求的扩大，还可应用于更广泛的加工领域。

（3） 目前焊接质量还很难在线实时监测，只能凭经验通过声音，光，颜色等的变化，待焊接后判断，或通过事先设定参数做试板取得鼓胀压力和流量的有关数值符合行业标准后再批量生产。

审核编辑 黄昊宇