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激光焊接技术及应用

  2020-08-17         Chris         8585

激光技术采用偏光镜反射激光束使其聚焦在巨大的能量束聚焦装置上,如果聚焦距离工件较近

激光技术采用偏光镜反射激光束使其聚焦在巨大的能量激光束聚焦装置上

聚焦接近工件时,工件会在毫秒内熔化和蒸发,这种效果可用于焊接“ecomax”

大功率CO2和大功率YAG激光器的出现,开辟了激光焊接的新领域。激光焊接设备是关键

对于大功率激光器,主要有两大类,一类是固体激光器,又称Nd:YAG激光器。钕是一种

稀土元素。YAG代表钇铝石榴石。它的晶体结构与红宝石相似。Nd:YAG激光波长为1.06 m

主要优点是所产生的光束可以通过光纤传输,因此可以节省到复杂的光束传输

系统,适用于柔性制造系统或远程加工,通常用于对焊接精度要求较高的场合

工件。功率为3-4千瓦的Nd:YAG激光器在汽车工业中广泛使用。另一种是气体激光器,

又称CO2激光器,以分子气体为工质,均匀的10.6 m红外激光器,可继续工作并输出很高的功率

功率,标准激光功率在2-5千瓦之间。


激光焊接的主要优点是:

1. 速度快,深度大,变形小。

2、可在室温或特殊条件下进行焊接,焊接设备简单。例如,激光束通过电磁场时不发生偏转;激光束可用于在真空、空气和某些气体环境下焊接,以及通过玻璃或透明材料的光束焊接。

3.可焊接钛、石英等耐火材料,也可焊接相反材料,效果良好。

4. 激光聚焦后,功率密度高。大功率器件焊接时,深宽比可达5:1,最高可达10:1。

5. 可进行微焊接。激光束聚焦后可以得到非常小的点,并且可以精确定位,可用于大批量自动生产的微细工件的焊接。

6. 焊接难以接触的零件,进行无接触远程间隔焊接,灵活性大。特别是近年来,光纤传输技术在YAG激光加工技术中得到了应用,使得激光焊接技术得到了更广泛的推广和应用。

7. 激光束容易实现按时间和空间分束,可多束多工位同时加工,为更精确焊接提供条件。

 


激光焊接工艺参数

(1)功率密度

功率密度是激光加工中最重要的参数之一。由于功率密度高,表面在微秒范围内被加热到沸点,产生大量汽化。因此,高功率密度有利于材料去除加工,如钻孔、切割和雕刻。对于低功率密度,它需要几毫秒表面温度达到沸点。表面汽化前,底层达到熔点,容易形成良好的熔焊。因此,导电激光焊接的功率密度在104~106W/cm2之间。

(2)激光脉冲波形

激光脉冲波形是激光焊接中的一个重要问题,尤其在晶片焊接中。当高强度激光束射向材料表面时,金属表面会有60-98%的激光能量被反射和损耗,反射率随表面温度的变化而变化。在激光脉冲作用下,金属的反射率变化很大。

(3)激光脉冲宽度

脉冲宽度是脉冲激光焊接的重要参数之一,它不仅区别于材料去除和材料熔化,而且是决定加工设备成本和体积的关键参数。

(4)离焦量对焊接质量的影响

由于激光聚焦处的功率密度太高,很容易蒸发成空穴。在远离激光焦点的各个平面内,功率密度分布相对均匀。有两种散焦方法:积极散焦和消极散焦。焦平面在工件上方为正散焦,否则为负散焦。根据几何光学理论,当正负散焦平面与焊接平面的距离相等时,在相应平面上的功率密度近似相等,但实际得到的熔池形状不同。负散焦时,可获得较大的聚变深度,这与熔池的形成过程有关。

激光焊接的应用领域

激光焊接广泛应用于制造业、粉末冶金领域、汽车工业、电子工业等领域。

特别是小系列激光焊接在汽车制造行业的发展,有以下几点降低:

目前大众汽车AudiA6、GolfA4、Passat等品牌车顶采用激光焊接,宝马、通用汽车车顶也采用激光焊接,德国奔驰变速箱零件采用激光焊接。

除了激光焊接外,其他激光技术也得到了广泛的应用:大众、通用、奔驰、日产等公司使用激光切割覆盖件,菲亚特、丰田等公司使用激光对发动机排气门进行涂层,大众公司使用激光对发动机凸轮轴进行表面硬化。

从当前国内外品牌定位模型:帕萨特,马球,片,奥迪、东风标致、狐狸等等已经使用激光焊接技术,包括一汽大众奥迪A6上衣和宝来后盖与激光焊接和速腾和块体激光焊缝长度30、40 m,分别。此外,华晨、奇瑞和中国吉利汽车也在其新车型上应用了激光焊接技术。

 

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