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激光焊接的缺点主要有:①焊接淬硬性材料时易形成硬脆接头;②合金元素蒸发造成焊缝产生气孔和咬边;②对焊件装配、夹持及激光束X调整要求较高;④能源转换效率低,设备昂贵,焊接成本较高。激光焊接机相比传统焊接机的X点
激光焊和电子束焊部属于高能密度焊,在焊接特点上有很多相似性,但是也有显著的区别。电子束焊—般在真空环境下进行,因此焊接过程不发生氧化,焊缝光滑美观,焊接质量良好。但是焊件尺才和形状受真空室限制,焊接大型结构需要采用大真空室,结果导致设备成本大大提高,真空时间大大延长,生产效率降低。激光焊接无需在真空环境下进行,焊接实施非常方便,对焊件尺寸和形状限制较小。但是为了保证焊接质量,一般需要采用保护气体和保护装置。
激光焊接时材料对激光的反射率很高,大部分能量被材料反射而损失掉,仅有很少部分能量被材料吸收用来加热焊件。电子束不被材料反射,大部分被吸收用来加热焊件,阅此激光的X利用功率很低。
激光器和电子束焊机设备成本随功率变化的趋势不同。在几千瓦的功率范围内,激光器的成本低于电子束焊机;在几万瓦的功率范围内,电子束焊机的成本低于激光器;在中间功率范围内,二者成本相当。
激光焊接机,又常称为激光焊机、镭射焊机,是激光材料加工用的机器,按其工作方式分为激光模具烧焊机、自动激光焊接机、激光点焊机、光纤传输激光焊接机,光焊接是利用高能量的激光脉冲对材料进行微小区域内的局部加热,激光辐射的能量通过热传导向材料的内部扩散,将材料熔化后形成特定熔池以达到焊接的目的。
激光焊接是利用高能量的激光脉冲对材料进行微小区域内的局部加热,激光辐射的能量通过热传导向材料的内部扩散,将材料熔化后形成特定熔池。它是一种新型的焊接方式,主要针对薄壁材料、精密零件的焊接,可实现点焊、对接焊、叠焊、密封焊等,深宽比高,焊缝宽度小,热影响区小、变形小,焊接速度快,焊缝平整、美观,焊后无需处理或只需简单处理,焊缝质量高,无气孔,可X控制,聚焦光点小,定位精度高,易实现自动化。
激光焊接机又常称为激光焊机、能量负反馈激光焊接机、雷射焊接机、镭射焊机、激光冷焊机、激光氩焊机、激光焊接设备等。按其工作方式常可分为激光模具烧焊机(手动激光焊接设备)、自动激光焊接机、X饰激光焊接机、激光点焊机、光纤传输激光焊接机、振镜焊接机、手持式焊接机等,X激光焊接设备有传感器焊机、矽钢片激光焊接设备、键盘激光焊接设备。
可焊接图形有:点、直线、圆、方形或由AUTOCAD软件绘制的任意平面图形。
激光焊接机参数:
功率密度
功率密度是加工中X关键的参数之一。采用较高的功率密度,在微秒时间范围内,表层即可加热至沸点,产生大量汽化。因此,高功率密度对于材料去除加工,如打孔、切割、雕刻有利。对于较低功率密度,表层温度达到沸点需要经历数毫秒,在表层汽化前,底层达到熔点,易形成良好的熔融焊接。因此,在传导型焊接中,功率密度在范围在
脉冲波形
脉冲波形在焊接中是一个重要问题,尤其对于薄片焊接更为重要。当高强度束射至材料表面,金属表面将会有的能量反射而损失掉,且反射率随表面温度变化。在一个脉冲作用期间内,金属反射率的变化很大。
适用范围:
制造业
激光拼焊技术在国外轿车制造中得到广泛应用,据统计2000年X范围内剪裁坯板激光拼焊生产线X过100条,年产轿车构件拼焊坯板7000万件,并继续以较高速度增长。国内生产引进车型也采用一些剪裁坯板结构。日本以CO2激光焊代替闪光对焊进行制钢业轧钢卷材的连接,在X薄板焊接的研究,如板厚100微米以下的箔片,无法熔焊,但通过有特殊输出功率波形的YAG激光焊得以成功,显示激光焊的广阔前途。日本还在世界上X次成功开发将YAG激光焊用于核反应堆中蒸气发生器细管的维修等,在国内还进行齿轮激光焊接技术。
粉末冶金
随着科学技术的不断发展,许多工业技术上对材料特殊要求,应用冶铸方法制造的材料已不能满足需要。由于粉末冶金材料具有特殊的性能和制造X点,在某些X域如汽车、飞机、工具刃具制造业中正在取代传统的冶铸材料,随着粉末冶金材料的日益发展,它与其它零件的连接问题显得日益突出,使粉末冶金材料的应用受到限制。在八十年代初期,激光焊以其X特的X点进入粉末冶金材料加工X域,为粉末冶金材料的应用开辟了新的前景,如采用粉末冶金材料连接中常用的钎焊的方法焊接金刚石,由于结合强度低,热影响区宽特别是不能适应高温及强度要求高而引起钎料熔化脱落,采用激光焊接可以提高焊接强度以及耐高温性能。
汽车工业
20世纪80年代后期,千瓦X激光成功应用于工业生产,而今激光焊接生产线已大规模出现在汽车制造业,成为汽车制造业突出的成就之一。欧洲的汽车制造厂早在20世纪80年代就率先采用激光焊接车顶、车身、侧框等钣金焊接,90年代美国竟相将激光焊接引入汽车制造,尽管起步较晚,但发展很快。意大利在大多数钢板组件的焊接装配中采用了激光焊接,日本在制造车身覆盖件中都使用了激光焊接和切割工艺,高强钢激光焊接装配件因其性能X良在汽车车身制造中使用得越来越多,根据美国金属市场统计,至2002年底,激光焊接钢结构的消耗将达到70000t比1998年增加3倍。根据汽车工业批量大、自动化程度高的特点,激光焊接设备向大功率、多路式方向发展。在工艺方面美国SandiaX实验室与PrattWitney联合进行在激光焊接过程中添加粉末金属和金属丝的研究,德国不莱梅应用光束技术研究所在使用激光焊接铝合金车身骨架方面进行了大量的研究,认为在焊缝中添加填充余属有助于消除热裂纹,提高焊接速度,解决公差问题,开发的生产线已在工厂投入生产。
电子工业
激光焊接在电子工业中,特别是微电子工业中得到了广泛的应用。由于激光焊接热影响区小、加热集中迅速、热应力低,因而正在集成电路和半导体器件壳体的封装中,显示出X特的X越性,在真空器件研制中,激光焊接也得到了应用,如钼聚焦极与不锈钢支持环、快热阴极灯丝组件等。传感器或温控器中的弹性薄壁波纹片其厚度在0.05-0.1mm,采用传统焊接方法难以解决,TIG焊容易焊穿,等离子稳定性差,影响因素多而采用激光焊接效果很好,得到广泛的应用。