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激光自動化設(shè)備焊接時的熱應(yīng)力問題

發(fā)表時間:2025/05/29 閱讀量:121 來源: 海維激光

在網(wǎng)上看到許多人反映:使用激光自動化設(shè)備焊接后工件變形、開裂等問題,這些現(xiàn)象大多與熱應(yīng)力相關(guān)。熱應(yīng)力是激光焊接過程中,工件局部快速升溫與冷卻導(dǎo)致的材料內(nèi)部應(yīng)力不均。接下來從專業(yè)角度給大家講解如何有效避免熱應(yīng)力問題。


激光自動化設(shè)備


一、激光焊接產(chǎn)生熱應(yīng)力的主要原因

激光自動化設(shè)備激光焊接的高能量特性會使焊接區(qū)域瞬間升溫(可達數(shù)千攝氏度),而周圍區(qū)域溫度較低,形成顯著的溫度梯度。這種溫差會導(dǎo)致材料膨脹與收縮不均:

焊接區(qū)域:高溫下材料膨脹,但受周圍低溫區(qū)域限制,無法自由伸展。


激光自動化設(shè)備


冷卻過程:焊接區(qū)域快速降溫收縮,周圍材料又會阻礙其收縮,最終在內(nèi)部形成應(yīng)力,可能導(dǎo)致工件變形或焊縫開裂。

常見場景

薄板焊接(如<2mm鋁合金)、復(fù)雜結(jié)構(gòu)件焊接時,熱應(yīng)力問題更為突出。

異種金屬焊接(如鋁-銅連接)、鋁(熱膨脹系數(shù)23.1×10??/℃)與銅(17×10??/℃)的熱膨脹系數(shù)差異達35%,焊接時界面處會因冷卻收縮不一致產(chǎn)生高達400MPa的剪切應(yīng)力,遠超鋁合金的抗拉強度(約200MPa),極易引發(fā)界面剝離。


激光自動化設(shè)備


激光焊接熱應(yīng)力問題并非無解,關(guān)鍵在于從設(shè)備選型、工藝設(shè)計到工裝配套的全流程管控。采購激光自動化設(shè)備時,優(yōu)先選擇具備脈沖激光調(diào)節(jié)、動態(tài)光斑控制及實時應(yīng)力反饋的機型,并要求廠家提供針對性工藝驗證方案。實際生產(chǎn)中,合理規(guī)劃焊接順序、采用彈性工裝釋放應(yīng)力,可大幅降低變形風(fēng)險。

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