學生工作頁-學習情境4(金屬焊接)

1、學習情境4金屬板材的激光焊接任務4j激光安全與激光焊接設備操作學生工作頁班級 光電08305班 組號 第1組 組長 祝李 日期2010.10.27 組員名單： 祝李、張雄、張宇、姜輝、袁智取、陳志越、許滿指導老師： 劉勇王紹理 成績：一、任務引導1簡述激光焊接機組成，其作川及工作原理。答：激光焊接機紐成:激光器、光學系統(tǒng)、激光加工機、輻射參數(shù)傳感器、工藝介質(zhì)輸送系統(tǒng)、 工藝參數(shù)傳感器、控制系統(tǒng)、準宜用he-ne激光器、工件。激光焊接是利用高能暈的激光 脈沖對材料進行微小區(qū)域內(nèi)的局部加熱，激光輻射的能量通過熱傳導向材料的內(nèi)部擴散，將 材料熔化后形成特定熔池。它是一種新型的焊接方式，主耍針對薄壁材

2、料、粕密零件的焊接, 可實現(xiàn)點焊、對接焊、證焊、密封焊等，深寬比高，焊縫寬度小，熱影響區(qū)小、變形小，焊 接速度快，焊縫平整、美觀，焊后無需處理或只需簡單處理，焊縫質(zhì)量髙，無氣孔，可粘確 控制，聚焦光點小，定位精度高，易實現(xiàn)自動化2. 簡述多光纖傳輸激光焊接機光學系統(tǒng)的結構。答：多光纖傳輸激光焊接機光學系統(tǒng)包括：光路系統(tǒng)、電源系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、聚 焦系統(tǒng)、光纖傳輸系統(tǒng)、實時監(jiān)視系統(tǒng)、操作系統(tǒng)、升降機構。3. 簡述使川激光焊接設備的安全爭項和防護措施。答：1）安全防 為保證安全，使用設備前要先詳細月的設備使用說明書。（2）激光器系統(tǒng)為水冷卻方式，激光電源為風冷卻方式，若冷卻系統(tǒng)出現(xiàn)故障，切

3、勿開機 工作。a清洗換水。內(nèi)循環(huán)冷卻水為去離子水（蒸懈水最好），夏沢2個月?lián)Q1次，春天，秋天，冬天3個月?lián)Q1次；b去離子裝置每6個月?lián)Q1次。每半年清洗1次水箱和過濾器。（4）注意保證工作間的環(huán)境清潔，包括衛(wèi)生、溫度、濕度、定期檢查光學器件。（5）切記在激光焊接時不要用眼睹止對yag激光器，以免造成激光傷害，工作時應戴激光、 防護鏡。（6）機器工作時，電路呈高壓、大電流狀態(tài)，非專業(yè)人員請勿在開機時維護檢修，以免發(fā) 生觸電事故。電源和激光器應接地良好。（7）機器不工作時，應及時關機、斷電、斷水，將機罩封好，防止灰塵進入激光器和光學 系統(tǒng)。（8）除調(diào)整激光器輸出能量人小及整機光路外，排除故障應切斷電

4、源進行。（9）機器岀現(xiàn)故障，如漏水、拉電弧、保險、激光器有異常響動等，應立即切斷電源。（10）當過電壓、過電流指示燈亮后，應立即關機。4. 熟悉設備操作方法，填寫報告。二、任務計劃、實施及檢査、評估知識準備:激光焊接機基木操作，激光加工安全操作規(guī)程。設備型號及名稱：lwy 200c激光焊接機激光焊接機操作開機步驟關機步驟設備主要性能參數(shù)：激光物質(zhì)nd3+: yag晶體激光波長 1. 064um最大激光輸出功率 200w脈沖寬度0. 2-20ms連續(xù)可調(diào)重復頻率0-150hz連續(xù)可調(diào)電壓范圍三相ac380v±10%電源最大輸入功率8kw最大脈沖能量50j1打開電源空氣 開關2再打開機器

5、側 而開關，確認'急 ?！卑粹o處在彈出 狀態(tài)（若沒有彈 出，則將“急?！?按鈕調(diào)為彈出狀 態(tài)）3再將機器而板上 的鑰匙順時針旋 轉90度置水平位 置，移動血板屏幕1退出程序，關閉 電腦2移動面板屏幕 上的光標至“停止 處”，按下中間的“enter” 鍵3機器停止運行， 再逆時針旋轉鑰 匙至豎直位置4關閉機器側而 的開關5關閉電源空氣 開關設備狀況：良好參考資料：1. 激光加工工藝與設備，李建新編，湖北科學技術出版社2. 激光加t.t藝手冊，關振中編，中國計量出版社3. 現(xiàn)代激光制造技術，張國順編，化學工業(yè)出版社4. 激光焊接機使用說明書，華工激光5. 相應教學課件及網(wǎng)絡資源上的光標至&

6、#39;啟 動”處，按下中間 的 “enter” 鍵4撥上左側機器 開關5打開電腦開關， 運行相應軟件三、考核評職衛(wèi)素養(yǎng)1a361i36職業(yè)能力551555201132315注 備%任務4-2金屬板材的激光焊接學生工作頁班級 光電08305班 組號 第1組 組長 祝李 日期2010. 11. 3組員名單： 祝李、張雄、張宇、姜輝、袁智取、陳志越、許滿指導老師：劉勇 王紹理 成績：一、任務引導1. 簡述激光焊接中，深熔焊與熱傳導焊的工作原理。答：激光深熔焊接的原理。激光光束是山h色的、相位相干的電磁波紐成，正因為它的譏色 性和相關性，激光束的能量才可以匯聚到一個相對較小的點上，使得工作上的功率密

7、度能達 到107w/cm2以上。這個數(shù)量級的入射功率密度可以在極短的時間內(nèi)使加熱區(qū)的金屬汽化， 從而在液體熔池中形成一個小孔，稱z為鑰孔。光束可以直接進入鑰孔內(nèi)部，通過鑰孔的傳 熱，獲得較大的焊接熔深。質(zhì)量極好的光束其至可以在4xlo6w7cm2的功率密度下就形成鑰 孔，這主要取決于激光的功率密度分布情況。熱傳導焊接的原理熱傳導型激光焊接的過程：焊接結合部位被激光照射，金屬表面吸收光 能而使溫度升高，熱塑按照固體材料的熱傳導理論向金屬內(nèi)部擴散。激光光脈沖寬度、脈沖 能量、重復頻率等參數(shù)不同，使擴散時間、深度也不相同。2. 簡述激光焊接的優(yōu)缺點。答：激光焊接優(yōu)點：（1）熱輸入量小，深度比大，因此

8、熱影響區(qū)小，工件收縮和變形較小。（2）焊接具有連續(xù)性和可重復性。（3）焊道窄并表面質(zhì)量好，焊縫強度高。（4）對于準確定位的焊縫易于實現(xiàn)自動化。（5 ）可實現(xiàn)異種材料的焊接。（6 ）激光束控制比較靈活，柔性人，能夠焊接其他焊接方法難以達到的位置。（7 ）焊接速度通常比其他焊接工藝快。（8）某些情況下可減少后處理工序。缺點：（1）焊接淬硬材料時己形成硬脆接頭。（2）合金元素的蒸發(fā)會導致焊縫出現(xiàn)氣孔和咬邊。（3）相對于其他焊接工藝成木較高。（4）對工件的裝配、夾持及激光朿的粘確調(diào)整要求相對較高。3. 列舉出影響激光焊接質(zhì)童的參數(shù)。答：光束特性:激光能量（脈沖或連續(xù)）、光斑尺寸和模式、偏振、波長。焊接

9、特性：焊接速度、聚焦位置、接頭兒何尺寸、間隙。保護特性：保護氣成分、保護方式、壓力、流速。材料特性：材料成分、表而狀態(tài)。4. 激光焊接在工業(yè)中的應用。答：激光焊接在工業(yè)中的主要應用激光焊接是激光材料加工技術應用的重要方而之一。20 1比 紀70年代主耍用于焊接薄罐材料和低速焊接，焊接過程屬熱傳導型，即激光輻射加熱工件 表而，表而熱量通過熱傳導向內(nèi)部擴散，通過控制激光脈沖的寬度、能量、峰值功率和垂復 頻率等參數(shù)，使工件熔化，形成特定的熔池。fit于其獨特的優(yōu)點，已成功應用于微、小型零 件的精密焊接屮。高功率co2及高功率yag激光器的出現(xiàn)，開辟了激光焊接的新領域。獲得 了以小孔效應為理論基礎的深

10、熔焊接，在機械、汽車、鋼鐵等工業(yè)領域獲得了h益廣泛的應 川。與其它焊接技術相比，激光焊接的主要優(yōu)點是：1、速度快、深度人、變形小。2、能在 室溫或特殊條件下進行焊接，焊接設備裝置簡單。例如，激光通過電磁場，光束不會偏移； 激光在真空、空氣及某種氣體環(huán)境中均能施焊，并能通過玻璃或對光束透明的材料述行焊接。3、可焊接難熔材料如鈦、石英等，并能對異性材料施焊，效果良好。4、激光聚焦后，功率 密度高，在高功率器件焊接吋，深寬比可達5： 1,最高可達10： 1。5、可進行微型焊接。激光朿經(jīng)聚焦后可獲得很小的光斑，且能精確定位，可應用于大批量口動化牛產(chǎn)的微、小型 工件的組焊中。6、可焊接難以接近的部位，施

11、行非接觸遠距離焊接，具有很大的靈活性。 尤其是近幾年來，在yag激光加工技術中釆用了光纖傳輸技術，使激光焊接技術獲得了更 為廣泛的推廣和應川。7、激光束易實現(xiàn)光束按時間與空間分光，能進行多光束同時加工及 多工位加工，為更精密的焊接提供了條件。但是，激光焊接也存在著一定的局限性：1、要 求焊件裝配精度高，且要求光束在工件上的位置不能有顯著偏移。這是因為激光聚焦后光斑 尺南寸小，焊縫窄，為加填充金屬材料。若工件裝配梢度或光朿定位粕度達不到耍求，很容 易造成焊接缺憾。2、激光器及其相關系統(tǒng)的成本較高，一次性投資較大。5. 按照要求焊接金屈板材，出具報告。二、任務計劃、實施及檢查、評估激光焊接知識準備

12、:金屬板材的激光焊接原理、激光焊接機基木操作、激光焊接的安全操作規(guī)程、焊接程序的編程/錄入/調(diào)試方法、工藝參數(shù)選擇/更改方法、激光焊接質(zhì)量分析評估方法；了解激光焊接機工作性能和金屬板材激光加工特性，分析評估加工的可行性。1. 任務計劃及決策（1）小組討論、確定工作（學習）計劃；（2）焊接圖案內(nèi)容的討論、確定；（3）激光焊接工藝方案的討論和初步確立。2. 任務實施準備（1）焊接程序的編程、錄入及調(diào)試；（2）按初步確立的匚藝方案選擇焊接參數(shù)；（3）用邊角余料進行試焊，評估焊接質(zhì)量，調(diào)節(jié)焊接參數(shù)相應調(diào)試加工程，往復進行 直至達到符合要求的加工效果。（4）領川工具及材料。3 任務實施及檢查（1）金屬板

13、材工件的裝夾；（2）激光器準備；（3）完成金屬板材工件的焊接加工；（4）觀察加工結果；（5）調(diào)節(jié)工藝參數(shù)，提高加工質(zhì)量；（6）文明牛產(chǎn)。工作完畢，清理機床，檢查整理工具、設備，是否遺落或損壞，如有 遺失或損壞應向指導教師說明原因。金屬板材激光焊接加工報告1 加工樣品材料：不銹鋼2加工類型：焊接3加工要求：將從中縫切割開不銹鋼板材焊接起來，并記錄參數(shù)。4 加工詳細記錄使用機型以及配置：lwy 200c激光焊接機激光物質(zhì) nd3+:yag品體 激光波長 1.064um最大激光輸出功率200w脈沖寬度0. 2-20ms連續(xù)可調(diào)重復頻率0- 150hz連續(xù)對調(diào)電壓范圍 三相ac380v±10

14、%電源最大輸入功率8kw 最大脈沖能量50j焊接圖案編輯（圖片人激光波形:豈j£ eethc <層 誹杰淮備m我態(tài)設預魅2材料參數(shù)(溫度20°c)：材料代號材料名稱材料屬性材料類別熱傳導率100°c(w/m. °c)材料熔點材料厚度反射率易氧化程度01304鋼不銹鋼16.314001420°c0. 8cm126%易參數(shù)記錄1記錄2記錄3舉例：記錄4激光模式脈沖功率(w)200速度(m/min)1.0焊接參數(shù)設焦長(mm)-1.0噴嘴高度(mm)2噴嘴直徑(mm)0.8輔助氣體n2氣壓(pa)1. 5電流(ma)195脈寬(ms)0.4頻率

15、(khz)110時間(s)31.46.焊接效果圖片7.任務評估與討論：（1）影響金屬板材激光焊接的加工質(zhì)量主耍工藝因素有哪些，有些什么影響？答：激光能量（脈沖或連續(xù)）、光斑尺寸和模式、偏振、波長。焊接速度、聚焦位置、接頭 兒何尺寸、間隙。保護氣成分、保護方式、壓力、流速，材料成分、表而狀態(tài)。（2）評價-下你所在小組及你在小組中的表現(xiàn)。如杲這是你在本學習領域的第一個工 作（學習）任務，請你談談對這種學習方式的感想。如果這是你的第四個工作（學習）任務, 請你再次談談對這種學習方式的感想，與剛開始時比較有何變化。整體上來說，我們小組每個成員對金屬焊接的操作流程都很熟悉，大家的任務都能按時 完成，并冃

16、焊接效杲還不錯。在小組中，我按照老師的要求，把兩塊切割過的金屬材料板焊 接上，并協(xié)助我們小組的成員一起完成兩塊切割過的金屬材料板焊接，任務完成得還比較讓 我滿意。如果這是我在本學習領域的第一個工作（學習）任務，我認為這種方式能夠充分調(diào)動大 家的積極性和主動性，而且能夠提高自c的實際動手操作能力。在學習操作過程中有不明白 的，小組成員之間可以相互交流把問題搞明白，這樣更能提升團隊的合作及解決問題的能力。如果這是我的第四個工作（學習）任務，對于這種學習方式，我體會到它鍛煉了個人 其它團隊成員z間的溝通及合作能力，培養(yǎng)了成員在一個團隊里共同解決問題，完成任務 的思想意識。與剛開始比較變化最明顯的是每

17、個人在團隊里顯得更加親切，紐員與組員之間 合作的意識利想法更加突顯。（3）說明一下你在實施項目中執(zhí)行“5s”情況。如杲這是你的第一個任務，請說明“5s” 的具體含義。在金屬板材料的焊接項忖實施中，我將焊接后的物料及完成好的工件等立即淸理出操作 作臺，確保無雜物，行道通暢，提高其它小組成員完成任務的工作效率，減少磕碰的機會， 提高了組員們的學習工作效率。任務完成后，我和幾位纟1l員按要求対設備操作平臺進行了淸 理與整理，對設備周圍的地面進行清掃，把學習工作場所打掃干凈，營造一個良好的環(huán)境。5s”是整理（seiri）x 整頓（seiton）、清掃（seiso）、清潔（seiketsu）和素養(yǎng)（sh

18、itsuke）（一）整理把要與不要的人、事、物分開，再將不需要的人、事、物加以處理，這是開始改 善生產(chǎn)現(xiàn)場的第一步。要點是對生產(chǎn)現(xiàn)場的現(xiàn)實擺放和停滯的各種物品進行分類，區(qū) 分什么是現(xiàn)場需要的，什么是現(xiàn)場不需要的；其次，對丁現(xiàn)場不需要的物品，諸如用 剩的材料、多余的半成品、切下的料頭、切屑、垃圾、廢晶、多余的工具、報廢的設 備、工人的個人生活用品等，要堅決清理出生產(chǎn)現(xiàn)場，這項工作的重點在于堅決把現(xiàn) 場不需要的東西清理掉。對于車間里各個工位或設備的前后、通道左右、廠房上下、 工具箱內(nèi)外，以及車間的各個死角，都要徹底搜尋和淸理，達到現(xiàn)場無不用之物。堅 決做好這一步，是樹立好作風的開始?？诒居械墓咎?/p>

19、出口號：效率和安全始于整理！整理的h的是：改善和增加作業(yè)面積；現(xiàn)場無雜物，行道通暢，提高工作效 率；減少磕碰的機會，保障安全，提高質(zhì)量；消除管理上的混放、混料等差錯爭 故；有利于減少庫存量，節(jié)約資金；改變作風，提高工作情緒。（二）整頓把需要的人、事、物加以定量、定位。通過前一步整理后，對生產(chǎn)現(xiàn)場需耍留下 的物品進行科學合理的布置和擺放，以便用最快的速度取得所需之物，在最有效的規(guī) 章、制度和最簡捷的流程下完成作業(yè)。整頓活動的要點是：物品擺放要有固定的地點和區(qū)域，以便于尋找，消除因混 放而造成的差錯；物品擺放地點要科學合理。例如，根據(jù)物品使用的頻率，經(jīng)常使 用的東西應放得近些（如放在作業(yè)區(qū)內(nèi)），偶

20、而使用或不常使用的東西則應放得遠些 （如集中放在車間某處）；物品擺放bl視化，使定量裝載的物品做到過h知數(shù)，擺 放不同物品的區(qū)域采用不同的色彩和標記加以區(qū)別。牛產(chǎn)現(xiàn)場物品的合理擺放有利于提高工作效率和產(chǎn)品質(zhì)量，保障牛產(chǎn)安全。這項 工作已發(fā)展成一項專門的現(xiàn)場管理方法一一定置管理（其內(nèi)容將在第三節(jié)中進一步介 紹）。（三）清掃把工作場所打掃干凈，設備異常時馬上修理，使之恢復正常。生產(chǎn)現(xiàn)場在生產(chǎn)過 程中會產(chǎn)生灰塵、油污、鐵屑、垃圾等，從而使現(xiàn)場變臟。臟的現(xiàn)場會使設備精度 降低，故障多發(fā)，影響產(chǎn)品質(zhì)量，使安全事故防不勝防；臟的現(xiàn)場更會影響人們的工 作情緒，使人不愿久留。因此，必須通過清掃活動來清除那些臟物，創(chuàng)建一個明快、 舒暢的工作環(huán)境。清掃活