使用氦和氩激光焊接降低汽车生产成本

在竞争激烈的汽车市场中，人们迫切需要速度。从消费者的角度来看，他们更关心的是马力。但在制造业，速度完全取决于生产和生产力。由于车身设计、认知质量和拥有成本等多种因素，美国汽车制造商逐渐失去了市场份额。
虽然本文没有讨论车身设计，但提高质量和生产力的策略是讨论的重点。两者都可以使用混合加工技术来实现，该技术将激光焊接与传统的气体保护焊（GMAW）相结合。
激光参数，如波长、光束质量、点尺寸、功率密度、燃烧深度和光束位置，对成功焊接至关重要。其他参数包括GMAW能源的常规补充和脉冲转移、GMAW焊丝的定位、焊丝的接触角和化学性能。此外，基底材料氧化物的表面条件、接头的设计、焊缝的宽度以及保护气体的类型和流速也会影响混合焊接工艺的质量和性能。
以下将详细介绍气体选择对许多方面的影响，包括激光束相互作用、保护效率、焊接垫性能以及用于运输标准气体混合物和流速的设备。
混合激光加工技术结合了焊接现场区域的二次能量。混合加工技术充分利用了混凝土的激光焊接。这些优点包括提高焊接速度、限制热封装面积、减少焊接和焊接主轴的良好形状。作为二次能源，GMAW提高了整体能源效率，降低了设备成本，还提高了焊接孔的能力。此外，它降低了冷却速度，提高了铝的能量耦合效率。
其次，尽管GMAW的能量供应成本更为复杂，但它是通过减小焊接所需的谐振孔的尺寸来降低的，从而降低了整机的成本。基于预期结果，可以确定GMAW焊丝进给位置是在激光束之前还是之后。采用后续的GMAW送丝方式可以达到更高的焊接速度。GMAW焊丝被送入激光产生的熔池，从而减少了熔化焊丝所需的二次能量。
当填充焊丝到达尾部时，GMAW电弧也会产生等离子体，导致基底蒸发，并导致熔化的熔池前缘下降。熔池中的这种凹陷减少了激光束需要穿透的总深度，从而提高了穿透性能。根据现有数据，可以证明，从关键孔或焊接区域发射的蒸汽颗粒会导致激光束的衰减（散射和吸收），从而减少与基底材料结合的辐射能量。激光束的扩散和吸收降低了焊接的速度和深度。这两个粘合层决定了颗粒越大，阻尼效果就越大。
氦保护气体带来最小的平均蒸汽颗粒尺寸。这表明纯氦是CO2或YAG激光焊接中控制颗粒尺寸的最佳选择。我们不得不承认，与氩相比，氦具有更高的电离率和更低的等离子体形成电压，但其分子量较小。因此，氦保护气体需要高流速，以确保金属蒸气从激光束的路径有效排出。由于氦气的单位成本高于氩气，这增加了焊接过程中每英尺的平均成本。