激光焊接加工
激光焊接加工是激光材料加工技術(shù)應(yīng)用的重要方面之一。20世紀(jì)70年代主要用于焊接薄壁材料和低速焊接,焊接過程屬熱傳導(dǎo)型,即激光輻射加熱工件表面,表面熱量通過熱傳導(dǎo)向內(nèi)部擴(kuò)散,通過控制激光脈沖的寬度、能量、峰值功率和重復(fù)頻率等參數(shù),使工件熔化,形成特定的熔池。由于其獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn),已成功應(yīng)用于微、小型零件的精密焊接中。
激光焊接加工機(jī)理
1、激光焊接機(jī)熱傳導(dǎo)焊接 當(dāng)激光照射在材料表面時(shí),一部分激光被反射,一部分被材料吸收,將光能轉(zhuǎn)化為熱能而加熱熔化,材料表面層的熱以熱傳導(dǎo)的方式繼續(xù)向材料深處傳遞,最后將兩焊件熔接在一起
2、 激光深熔焊 當(dāng)功率密度比較大的激光束照射到材料表面時(shí),材料吸收光能轉(zhuǎn)化為熱能,材料被加熱熔化至汽化,產(chǎn)生大量的金屬蒸汽,在蒸汽退出表面時(shí)產(chǎn)生的反作用力下,使熔化的金屬液體向四周排擠,形成凹坑,隨著激光的繼續(xù)照射,凹坑穿人更深,當(dāng)激光停止照射后,凹坑周邊的熔液回流,冷卻凝固后將兩焊件焊接在—起。
激光焊接加工工藝方法
1、片與片間的焊接。包括對(duì)焊、端焊、中心穿透熔化焊、中心穿孔熔化焊等4種工藝方法。
2、絲與絲的焊接。包括絲與絲對(duì)焊、交叉焊、平行搭接焊、T型焊等4種工藝方法。
3、金屬絲與塊狀元件的焊接。采用激光焊接機(jī)可以成功的實(shí)現(xiàn)金屬絲與塊狀元件的連接,塊狀元件的尺寸可以任意。在焊接中應(yīng)注意絲狀元件的幾何尺寸。
4、不同金屬的焊接。激光焊接加工焊接不同類型的金屬要解決可焊性與可焊參數(shù)范圍。不同材料之間的激光焊接只有某些特定的材料組合才有可能。
激光焊接加工的優(yōu)缺點(diǎn)
優(yōu)點(diǎn)
1、可實(shí)現(xiàn)多種軌跡的焊接。激光具有很強(qiáng)的方向性,這對(duì)于不規(guī)則材料的焊接也有很好的效果;
2、焊接牢固。激光經(jīng)聚焦后光斑小,能量密度高,確保光束在很短時(shí)間內(nèi)就形成一個(gè)熱源區(qū),在熔化冷卻結(jié)晶后形成牢固的焊縫和焊點(diǎn);
缺點(diǎn)
1、激光焊接加工焊接熔深?。?br />
2、焊接接頭性能差;
3、設(shè)備所需的耗材成本較高;
激光焊接加工維護(hù)及保養(yǎng)
l、消耗品的更換
純水、離子交換樹脂、水過濾器、勵(lì)起燈、保護(hù)鏡片
2、點(diǎn)檢
A、激光發(fā)振調(diào)整
B、激光入射調(diào)整
C、光纖入射調(diào)整
D、能量平衡調(diào)整
常見的激光焊接加工類型有精密電阻焊接、激光焊、超聲波焊接、微電弧點(diǎn)焊四種。而由于激光自身的特性,精密激光焊接加工與其它焊接加工相比起來,就具有高效環(huán)保、加工精度高等優(yōu)點(diǎn)
激光焊接應(yīng)用
制造業(yè)應(yīng)用
激光焊接機(jī)在國內(nèi)外汽車制造中的應(yīng)用廣泛。曾經(jīng)在日本以CO2激光焊機(jī)替代了閃光對(duì)焊的進(jìn)行鋼制業(yè)軋鋼卷材的連接,在超薄板焊接的研究中,比如板厚100微米以下的箔片,沒有辦法熔焊,但通過有特殊輸出功率波形的YAG激光焊得以成功,顯示了激光焊的廣闊前途。
粉末冶金領(lǐng)域
科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展,許多工業(yè)技術(shù)對(duì)材料都有特殊的要求,傳統(tǒng)技術(shù)制造的材料已不能滿足要求了。激光焊接機(jī)進(jìn)入粉末冶金材料加工領(lǐng)域,為粉末冶金材料的應(yīng)用帶來了新的發(fā)展前景,比如采用粉末冶金材料連接中常用的釬焊的方法焊接金剛石,因?yàn)榻Y(jié)合強(qiáng)度低,熱影響區(qū)寬尤其是無法適應(yīng)高溫及強(qiáng)度要求高而引起釬料熔化脫落,采用激光焊接機(jī)能夠提高焊接強(qiáng)度以及耐高溫性能。
電子工業(yè)
激光焊接機(jī)在電子工業(yè)中,得到了廣泛的應(yīng)用。因?yàn)榧す夂附訜嵊绊憛^(qū)小,加熱集中迅速、熱應(yīng)力低,因而正在集成電路和半導(dǎo)體器件殼體的封裝中,顯示出獨(dú)特的優(yōu)越性,在真空器件研制中,激光焊接也得到了應(yīng)用。傳感器或溫控器中的彈性薄壁波紋片厚度在0.05-0.1mm,采用傳統(tǒng)焊接方法很難解決,TIG焊容易焊穿,等離子穩(wěn)定性不好,影響因素多而采用激光焊接效果很好,受到廣泛的應(yīng)用。
汽車工業(yè)
而今激光焊接機(jī)生產(chǎn)線已大規(guī)模出現(xiàn)在汽車制造業(yè),成為汽車制造業(yè)突出的成就之一。很多汽車制造廠采用了激光焊接和切割工藝。高強(qiáng)鋼激光焊接裝配件因其優(yōu)良性能在汽車車身制造中使用得越來越多。因?yàn)槠嚬I(yè)批量大、自動(dòng)化程度高,激光焊接設(shè)備將向大功率、多路式方向發(fā)展。