创新的数字化控制技术在钛合金眼镜框的激光焊接中的应用

目前，中国是世界上最大的眼镜架生产制造基地，眼镜架外贸总出口量占全球眼镜架的70%—80%。随着世界各经济体对贸易壁垒的保护，以及消费者对眼镜架质量要求的不断提升，眼镜架的结构与外观质量要求越来越高，从简单的功能性使用，转化为时尚流行元素，这就对我们眼镜制造商传统的生产工艺提出了更高要求。

当前普通铜合金眼镜架制造行业的焊接技术普遍是采用钎焊，即用银焊线通过高频机或阻力机加热熔化来接合两个焊接面的原理进行焊接，此焊接技术应用已很广泛。随着国际市场对高端金属眼镜架的采购转向国内，钛合金眼镜架的制造需求日益迫切，但其作为高端产品对质量的要求也比普通铜合金眼镜架要高得多，在普通铜合金眼镜架焊接中常见的堆焊、空焊、假焊、沙孔、发黑等问题变得不可容忍。不仅如此，还因为钛合金熔点高，化学性质活泼，高温容易吸收氧、氢、氮等气体而产生气孔，表面极易氧化，对焊接精度要求高，因而用传统的焊接技术难以达到高档钛合金眼镜架的质量要求。这些问题始终都是眼镜架制造商难以完全解决的问题，突破高档钛合金眼镜架焊接技术难关对眼镜架生产企业的转型升级意义重大。

探索采用激光焊接技术来解决钎焊的不足成为有意义的选择。我们通过对钛合金眼镜架的激光焊接工艺进行研究，分析钛合金眼镜架激光焊接的主要技术工艺缺陷及其原因，确定其工艺要点和工艺规范参数；根据焊接工艺要求将焊缝空间运行曲线在焊接控制计算机中建模，根据工艺要求的激光照射能量强度和照射时间要求控制和调整激光泵浦输出功率和光斑运行速度、轨迹，使激光焊接的焊道窄、热影响区小、焊接变形少、焊接速度快等优点能得到充分发挥，并提高焊缝的强度和弯曲性能，提高产品的整体质量及附加值。(www.xing528.com)

为了减少激光加热对焊缝部位钛合金的氧化、氮化、吸氢等影响，在钛合金镜架对焊时从三个方面对焊接区域进行气体保护，即激光加热处、焊缝后部高温区及焊缝背面，采取合理的进气和气体保护罩共同保护，保护气体的合理流动，有利于焊缝的散热。采用专用精密焊接夹具对钛合金镜架焊缝进行精确定位，使焊缝曲线与激光焊接控制电脑预存的数字模型相吻合，以精确控制激光焊接局部能量、焊缝轨迹、焊接速度等参数。焊接时在保证熔透的条件下，严格控制热输入量以及热影响区，防止金属间化合物的生成及金属晶粒过于粗大，以保证焊缝的塑性和强度，实现高档钛合金眼镜架的精密焊接。通过课题组广大研究人员的共同努力和企业技术人员的密切配合，温州市科技专项“数控激光焊接技术在高档钛合金眼镜架制造中的应用研究”项目顺利通过验收。自新技术投入应用以来，合作企业浙江亨达光学有限公司采用该技术生产的新产品产值已超亿元。