自动化激光焊接机二次补焊原理

自动化激光焊接机二次补焊操作指南

一、二次补焊概述

二次补焊是自动化激光焊接生产中的重要工艺环节，主要用于修正首次焊接后存在的缺陷，如焊缝不连续、气孔、咬边等质量问题。通过精确控制的二次补焊操作，可显著提高焊接接头的机械性能和外观质量，确保产品符合严格的工业标准。

二、操作前准备

1. 设备检查

– 确认激光发生器冷却系统运行正常（水温18-22℃）

– 检查保护气体供应压力（通常0.2-0.5MPa）

– 校准激光光路，确保焦点位置准确

– 测试送丝机构（如使用）运行平稳无卡顿

2. 工件预处理

– 使用不锈钢刷清除首次焊接表面氧化层

– 用丙酮或酒精擦拭待补焊区域

– 确认工件定位与首次焊接位置完全一致（误差<0.1mm） 3. 参数预设 - 功率设置为首次焊接的60-80%（典型值800-1500W） - 脉冲频率10-20Hz（连续焊接时可降低扫描速度30%） - 离焦量+1~+2mm（较首次焊接增加0.5-1mm） 三、补焊操作流程 1. 缺陷定位 - 使用工业相机或显微镜精确定位缺陷位置 - 标记缺陷区域（建议比实际缺陷扩大0.5-1mm） - 编程机器人路径，确保激光束中心与缺陷中心重合 2. 参数微调 - 根据材料厚度调整功率（每增加0.5mm厚度增加约50W） - 设置合适的摆动参数（振幅0.3-0.8mm，频率5-15Hz） - 选择保护气体流量（氩气8-12L/min，氦气12-15L/min） 3. 实施补焊 - 先进行1-2cm的试验段，观察熔池形态 - 采用分段补焊策略（每段长度3-5mm，间隔0.5秒） - 保持焊接角度与首次焊接一致（通常75-90°） - 监控熔池宽度应比首次焊接宽10-20% 四、质量控制要点 1. 实时监测 - 使用红外测温仪控制层间温度（不锈钢<150℃，碳钢<200℃） - 观察等离子体形态（稳定蓝色为佳） - 监测焊缝背面是否呈现均匀红热状态 2. 焊后检验 - 100%目视检查（按ISO 13919-1标准） - 抽样进行X射线检测（气孔率<2%） - 必要时进行金相分析（验证熔深和热影响区） 3. 常见问题处理 - 气孔问题：降低焊接速度10%，增加保护气体流量15% - 未熔合：提高功率5-10%或减小离焦量0.3mm - 咬边：调整光束偏向母材侧0.2-0.3mm 五、安全注意事项 1. 必须佩戴专用激光防护眼镜（OD7+等级） 2. 工作区域设置激光安全警示标识和互锁装置 3. 确保排烟系统正常运行（风速≥0.5m/s） 4. 禁止在设备运行时进行光学元件调整 六、设备维护建议 1. 每次补焊操作后清洁聚焦镜片（使用专用镜片纸） 2. 每月检查激光窗口镜透光率（下降>5%需更换）

3. 每季度校准光束质量分析仪

4. 记录每次补焊参数和效果，建立工艺数据库

通过规范化的二次补焊操作，可将焊接合格率从85%提升至98%以上，同时降低返工成本约40%。操作人员应定期参加激光安全培训和焊接工艺认证，确保掌握最新的补焊技术和标准要求。

自动化激光焊接机二次补焊原理详解

一、引言

自动化激光焊接机在高精度焊接领域应用广泛，但在实际生产中，首次焊接可能因工艺参数波动、材料特性或装配误差等因素导致焊缝存在气孔、未熔合等缺陷。二次补焊（Repair Welding）作为补救工艺，通过精准的激光能量控制对缺陷区域进行修复，确保焊缝质量达标。其核心原理涉及缺陷识别、能量调控和过程优化。

二、二次补焊的核心原理

1. 缺陷检测与定位

– 在线监测系统：通过视觉传感器（如CCD相机）或红外热像仪实时采集焊缝图像，结合图像处理算法（如边缘检测、灰度分析）识别缺陷位置。

– 工艺反馈信号：部分设备利用等离子体监测或声发射传感器，通过首次焊接时的异常信号（如能量波动）标记潜在缺陷区域。

2. 能量精准调控

– 脉冲激光调制：二次补焊常采用脉冲激光（脉宽可调），通过降低峰值功率（约为首次焊接的60%~80%）并提高频率，减少热输入，避免母材过热变形。例如，对不锈钢焊接，首次功率为3kW，补焊时可调整为1.5~2kW。

– 光斑动态调整：通过振镜系统将激光光斑缩小至缺陷区域（如0.2mm→0.1mm），实现局部高能量密度熔覆，同时减少热影响区（HAZ）。

3. 材料重熔与冶金结合

– 熔池行为控制：补焊时激光作用于缺陷区域，使基材和填充材料（如适用）重新熔化，通过表面张力与Marangoni效应促进熔池流动，排出气孔并消除未熔合。

– 保护气体优化：采用惰性气体（如Ar+He混合气）二次保护，抑制氧化，提升熔池稳定性。

三、工艺流程与技术要点

1. 工艺参数匹配

– 分层补焊策略：对于深度缺陷（如＞1mm），采用多道分层焊接，每层厚度控制在0.3~0.5mm，避免未熔透或过烧。

– 扫描路径规划：通过振镜或机器人路径编程，使激光以螺旋或锯齿轨迹覆盖缺陷区域，确保均匀修复。

2. 质量控制手段

– 实时闭环反馈：利用Pyrometer测温仪监控熔池温度，动态调节功率，保持温度在材料液相线以上10%~20%（如铝合金约660℃→700℃）。

– 后熔后检：补焊后通过X射线或超声波检测验证修复效果，确保缺陷率＜0.5%。

四、应用场景与优势

1. 典型应用

– 动力电池焊接：对锂电壳体极柱虚焊进行补焊，提升导电可靠性。

– 航空航天构件：修复涡轮叶片叶冠焊缝的微裂纹，避免整体报废。

2. 技术优势

– 精度高：定位精度可达±0.05mm，适用于微米级缺陷修复。

– 效率高：单点补焊周期＜0.5秒，显著优于传统TIG补焊。

五、总结

自动化激光焊接机的二次补焊通过“检测-调控-重熔”协同机制，实现了缺陷的精准修复。其技术关键在于缺陷的智能识别、能量的动态匹配以及熔池的精确控制。随着AI算法（如深度学习缺陷分类）和自适应光学系统的应用，二次补焊的可靠性和效率将进一步提升，成为高附加值制造领域的必备工艺。

（注：以上内容约800字，可根据实际需求调整细节或补充案例。）

激光补焊机设备操作规程

一、设备概述

激光补焊机是利用高能量激光束对金属工件进行精密焊接修复的专业设备，适用于模具、精密机械零件等的高精度修补作业。

二、安全注意事项

1. 操作人员必须经过专业培训并考核合格后方可上岗

2. 操作时须佩戴专用激光防护眼镜

3. 工作区域应设置明显的激光警示标识

4. 设备运行时禁止打开防护罩

5. 保持工作区域通风良好

6. 禁止在设备运行时进行维护操作

7. 设备接地必须可靠，防止静电积累

三、开机准备

1. 检查设备电源连接是否正常

2. 确认冷却系统水位正常，冷却液充足

3. 检查激光气体压力是否达标

4. 清洁工作台面，确保无杂物

5. 检查光学镜片清洁度，必要时进行清洁

6. 准备所需焊接材料和保护气体

四、操作流程

1. 开机顺序：

– 接通总电源

– 启动冷却系统

– 开启激光电源

– 启动控制系统

2. 参数设置：

– 根据材料类型设置激光功率(通常50-300W)

– 设置脉冲频率(10-100Hz)

– 调整光斑直径(0.1-2mm)

– 设置保护气体流量(5-15L/min)

3. 工件装夹：

– 清洁工件表面油污、氧化物

– 将工件稳固固定于工作台

– 调整焦距至最佳位置

4. 试焊操作：

– 在不显眼位置进行试焊

– 检查焊接效果，调整参数

– 确认参数合适后进行正式焊接

5. 焊接过程：

– 保持焊接头与工件适当距离

– 均匀移动焊接头或工件

– 实时观察熔池状态

– 及时补充焊材(如需要)

五、关机程序

1. 关闭激光输出

2. 停止送丝系统(如适用)

3. 关闭保护气体

4. 关闭控制系统

5. 保持冷却系统运行5-10分钟

6. 关闭冷却系统

7. 切断总电源

六、日常维护

1. 每日清洁设备表面和工作区域

2. 每周检查光学镜片并清洁

3. 每月检查冷却系统水质，必要时更换

4. 每季度检查各运动部件润滑情况

5. 定期校准激光光路

七、常见故障处理

1. 激光功率不足：

– 检查激光器状态

– 检查光学镜片污染情况

– 检查电源供应

2. 焊接质量差：

– 检查参数设置

– 检查保护气体纯度

– 检查工件表面清洁度

3. 设备异常报警：

– 立即停止操作

– 记录报警代码

– 联系专业维修人员

八、注意事项

1. 禁止在设备运行时离开工作岗位

2. 焊接不同材料时需重新调整参数

3. 定期备份设备参数设置

4. 设备长期停用时应定期通电维护

5. 所有维护操作必须在断电状态下进行

本规程应张贴于设备附近明显位置，所有操作人员必须严格遵守。设备参数设置应根据具体型号和厂家建议进行调整。