激光焊接的工艺_激光焊接的工艺参数主要包括
本文目录一览:
- 1、什么叫激光焊接技术
- 2、激光电焊优缺点
- 3、激光焊接工艺方法有哪些
- 4、激光焊接原理
什么叫激光焊接技术
激光焊接技术是激光加工技术中的重要部分,它是一种高能束的热传导性技术。与传统的焊接工艺相比,激光焊接技术更加快捷方便,同时焊接的质量和稳定性更高,工件产生变形的可能也小,因此被大量投入工业生产。
激光焊接技术主要是利用抛物镜或者凸透镜汇集周围的热量,这时的激光就是一个高温度的热源,将其应用于工件接缝的表面,能够起到焊接的作用。根据工件的不同,激光焊接的方式也有所不同,常用的激光焊接方式是传导焊接和小孔焊接两种。
在航天航空工业中,经常会利用激光焊接技术来进行工件的修复;在汽车制造领域,激光焊接技术被广泛应用于散热器、传动轴等零部件的制造中。随着激光加工技术的不断发展,激光焊接技术的应用领域必然还会扩大。
2.3 搅拌摩擦焊接技术
搅拌摩擦焊接技术,顾名思义就是利用摩擦力产生的热量进行焊接,这就决定了它的使用范围,即低熔点的金属焊接。这种焊接技术的自动化水平更高,接头的质量和稳定性更好,并且节能低碳。
在进行搅拌摩擦焊接过程中,会将一个搅拌针插进焊缝中,利用摩擦力对金属进行加热,让其呈现一种塑性状态,同时金属会形成旋转的空洞,随着搅拌针的不断前移,旋转空洞和塑
62形金属各自向相反的方向移动,金属在冷却之后,焊接的缝隙密度会更高。
搅拌焊接技术主要用于造船业、航空航天业、建筑业、交通工具等领域。在造船业中,它主要被用来焊接甲板上、船头上的部件;在航空航天业中,飞机的机身、油箱都会用到它;而交通工具领域,火车、高速列车等的车身、交换器等都要用搅拌摩擦焊旱季技术。
2.4 电渣焊接技术
电渣焊接技术是一种利用电阻热进行焊接的技术。它能够一次性焊接钢材、铁基金属等质地较厚的工件,同时生产成本也较低,焊接质量较高。
电渣焊接技术依据的原理是:把电热组作为一种热源,用来熔化金属和木材,之后冷却凝固,使各金属原子之间相互连接。常用的电渣焊技术主要有熔嘴、非熔嘴电渣焊技术,丝极电渣焊技术,板级电渣焊技术等。
电渣焊技术主要被应用于一些特殊的地方或行业,比如铁路各个站点的焊接;鼓风炉壳等厚壁容器的焊接等等。
2.5 等离子弧焊接技术
等离子弧焊接技术是一种基于等离子弧切割工业的新型焊接技术。它是一种较为及其精密的焊接技术。
等离子弧焊接技术准确地说应该是“压缩电弧焊接”,它是焊炬将整个电弧进行最大限度的压缩,促使其中的等离子效应加剧,之后电弧就变成了一个具有稳定性、单向性的强大射流热源,温度高达 16000K~33000K,然后可以直接进行金属的焊接。通常企业较为常用的等离子弧主要是转移型的和非转移型两种。
激光电焊优缺点
激光电焊优缺点
激光电焊优缺点,激光焊接是激光材料加工技术应用的重要方面之一, 激光焊是一种以聚焦的激光束作为能源轰击焊件所产生的热量进行焊接的方法,以下为大家分享激光电焊优缺点。
激光电焊优缺点1
激光焊的优缺点
优点:
(1)可将入热量降到最低的需要量,热影响区金相变化范围小,且因热传导所导致的变形亦最低。
(2)32mm板厚单道焊接的焊接工艺参数业经检定合格,可降低厚板焊接所需的时间甚至可省掉填料金属的使用。
(3)不需使用电极,没有电极污染或受损的顾虑。且因不属于接触式焊接制程,机具的耗损及变形接可降至最低。
(4)激光束易于聚焦、对准及受光学仪器所导引,可放置在离工件适当之距离,且可在工件周围的机具或障碍间再导引,其他焊接法则因受到上述的空间限制而无法发挥。
(5)工件可放置在封闭的空间(经抽真空或内部气体环境在控制下)。
(6)激光束可聚焦在很小的区域,可焊接小型且间隔相近的部件,
(7)可焊材质种类范围大,亦可相互接合各种异质材料。
(8)易于以自动化进行高速焊接,亦可以数位或电脑控制。
(9)焊接薄材或细径线材时,不会像电弧焊接般易有回熔的困扰。
(10)不受磁场所影响(电弧焊接及电子束焊接则容易),能精确的对准焊件。
(11)可焊接不同物性(如不同电阻)的两种金属
(12)不需真空,亦不需做X射线防护。
(13)若以穿孔式焊接,焊道深一宽比可达10:1
(14)可以切换装置将激光束传送至多个工作站。
缺点:
(1)焊件位置需非常精确,务必在激光束的聚焦范围内。
(2)焊件需使用夹治具时,必须确保焊件的最终位置需与激光束将冲击的焊点对准。
(3)最大可焊厚度受到限制渗透厚度远超过19mm的工件,生产线上不适合使用激光焊接。
(4)高反射性及高导热性材料如铝、铜及其合金等,焊接性会受激光所改变。
(5)当进行中能量至高能量的激光束焊接时,需使用等离子控制器将熔池周围的离子化气体驱除,以确保焊道的再出现。
(6)能量转换效率太低,通常低于10%。
(7)焊道快速凝固,可能有气孔及脆化的顾虑。
(8)设备昂贵。
激光电焊优缺点2
激光焊接的好处优点
① 采用激光焊接可以获得高质量的接头强度和较大的深宽比,且焊接速度比较快。
② 由于激光焊接不需真空环境, 因此通过透镜及光纤, 可以实现远程控制与自动化生产。
③ 激光具有较大的功率密度, 对难焊材料如钛、石英等有较好的焊接效果,并能对不同性能材料施焊。
④ 可进行微型焊接。激光束经聚焦后可获得很小的光斑,且能精确定位,可应用于大批量自动化生产的微、小型工件的组焊中。
激光焊接的缺点
① 激光器及焊接系统各配件的价格较为昂贵, 因此初期投资及维护成本比传统焊接工艺高,经济效益较差。
② 由于固体材料对激光的吸收率较低, 特别是在出现等离子体后(等离子体对激光具有吸收作用) , 因此激光焊接的转化效率普遍较低(通常为5%~30%) 。
③ 由于激光焊接的聚焦光斑较小,对工件接头的装备精度要求较高, 很小的装备偏差就会产生较大的加工误差。
激光焊接对人有害吗?
焊接机发出的激光的不可见性和能量太高,非专业人员别去接触激光源,否则很危险。另外激光也属于电磁波,但是焊机用的激光波长都很大,所以没有紫外线之类短波长光波的辐射危害。
焊接过程中会产生许多气体,但大多是惰性气体,没啥毒性,但也要看焊接材料的不同区别对待,最好做好防护措施,减少气体吸入。
焊接机发出的激光几乎没有辐射危害,但是焊接过程中会有电离辐射和受激辐射,最好在焊接过程中远离焊接部位。这种被诱发的辐射这种不乏短波,而且对眼睛,身体影响不小,最好远离焊点。近距离作业要尽量做好防护措施如佩戴呼吸护具,穿辐射防护服,带眼罩。
激光电焊优缺点3
激光焊接与其它焊接技术相比,激光焊接的主要优点是:
1、速度快、深度大、变形小。
2、能在室温或特殊条件下进行焊接,焊接设备装置简单。例如,激光通过电磁场,光束不会偏移;激光在真空、空气及某种气体环境中均能施焊,并能通过玻璃或对光束透明的材料进行焊接。
3、可焊接难熔材料如钛、石英等,并能对异性材料施焊,效果良好。
4、激光聚焦后,功率密度高,在高功率器件焊接时,深宽比可达5:1,最高可达10:1。
5、可进行微型焊接。激光束经聚焦后可获得很小的光斑,且能精确定位,可应用于大批量自动化生产的微、小型工件的`组焊中。(最小光斑可以到0.1mm)
6、可焊接难以接近的部位,施行非接触远距离焊接,具有很大的灵活性。尤其是近几年来,在YAG激光加工技术中采用了光纤传输技术,及光纤连续激光器的普及使激光焊接技术获得了更为广泛的推广和应用,更便于自动化集成。
7、激光束易实现光束按时间与空间分光,能进行多光束同时加工及多工位加工,为更精密的焊接提供了条件。
但是,激光焊接也存在着一定的局限性:
1、要求焊件装配精度高,且要求光束在工件上的位置不能有显著偏移。这是因为激光聚焦后光斑尺雨寸小,焊缝窄,为加填充金属材料。若工件装配精度或光束定位精度达不到要求,很容易造成焊接缺憾。
2、激光器及其相关系统的成本较高,一次性投资较大。
激光焊接原理:
激光焊接是将高强度的激光束辐射至金属表面,通过激光与金属的相互作用,使金属熔化形成焊接。
在激光与金属的相互作用过程中,金属熔化仅为其中一种物理现象。有时光能并非主要转化为金属熔化,而以其它形式表现出来,如汽化、等离子体形成等。
然而,要实现良好的熔融焊接,必须使金属熔化成为能量转换的主要形式。
为此,必须了解激光与金属相互作用中所产
生的各种物理现象以及这些物理现象与激光参数的关系,从而通过控制激光参数,使激光能量绝大部分转化为金属熔化的能量,达到焊接的目的。
激光焊接的工艺参数
1、功率密度
功率密度是激光加工中最关键的参数之一。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,在传导型激光焊接中,功率密度在范围在104~106W/cm2。
2、激光脉冲波形
激光脉冲波形在激光焊接中是一个重要问题,尤其对于薄片焊接更为重要。
当高强度激光束射至材料表面,金属表面将会有60~98%的激光能量反射而损失掉,且反射率随表面温度变化。
在一个激光脉冲作用期间内,金属反射率的变化很大。
3、激光脉冲宽度
脉宽是脉冲激光焊接的重要参数之一,它既是区别于材料去除和材料熔化的重要参数,也是决定加工设备造价及体积的关键参数。
4、离焦量对焊接质量的影响
激光焊接通常需要一定的离做文章,因为激光焦点处光斑中心的功率密度过高,容易蒸发成孔。离开激光焦点的各平面上,功率密度分布相对均匀。
激光焊接工艺方法有哪些
一、激光焊接工艺参数:
1、功率密度。 功率密度是激光加工中最关键的参数之一。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,在传导型激光焊接中,功率密度在范围在104~106W/cm2。
2、激光脉冲波形。 激光脉冲波形在激光焊接中是一个重要问题,尤其对于薄片焊接更为重要。当高强度激光束射至材料表面,金属表面将会有60~98%的激光能量反射而损失掉,且反射率随表面温度变化。在一个激光脉冲作用期间内,金属反射率的变化很大。
3、激光脉冲宽度。 脉宽是脉冲激光焊接的重要参数之一,它既是区别于材料去除和材料熔化的重要参数,也是决定加工设备造价及体积的关键参数。
4、离焦量对焊接质量的影响。 激光焊接通常需要一定的离焦,因为激光焦点处光斑中心的功率密度过高,容易蒸发成孔。离开激光焦点的各平面上,功率密度分布相对均匀。 离焦方式有两种:正离焦与负离焦。焦平面位于工件上方为正离焦,反之为负离焦。按几何光学理论,当正负离做文章一相等时,所对应平面上功率密度近似相同,但实际上所获得的熔池形状不同。负离焦时,可获得更大的熔深,这与熔池的形成过程有关。实验表明,激光加热50~200us材料开始熔化,形成液相金属并出现问分汽化,形成市压蒸汽,并以极高的速度喷射,发出耀眼的白光。与此同时,高浓度汽体使液相金属运动至熔池边缘,在熔池中心形成凹陷。当负离焦时,材料内部功率密度比表面还高,易形成更强的熔化、汽化,使光能向材料更深处传递。所以在实际应用中,当要求熔深较大时,采用负离焦;焊接薄材料时,宜用正离焦。
二、激光焊接工艺方法:
1、片与片间的焊接。包括对焊、端焊、中心穿透熔化焊、中心穿孔熔化焊等4种工艺方法。
2、丝与丝的焊接。包括丝与丝对焊、交叉焊、平行搭接焊、T型焊等4种工艺方法。
3、金属丝与块状元件的焊接。采用激光焊接可以成功的实现金属丝与块状元件的连接,块状元件的尺寸可以任意。在焊接中应注意丝状元件的几何尺寸。
4、不同金属的焊接。焊接不同类型的金属要解决可焊性与可焊参数范围。不同材料之间的激光焊接只有某些特定的材料组合才有可能。 激光钎焊 有些元件的连接不宜采用激光熔焊,但可利用激光作为热源,施行软钎焊与硬钎焊,同样具有激光熔焊的优点。采用钎焊的方式有多种,其中,激光软钎焊主要用于印刷电路板的焊接,尤其实用于片状元件组装技术。
三、采用激光软钎焊与其它方式相比有以下优点:
1、由于是局部加热,元件不易产生热损伤,热影响区小,因此可在热敏元件附近施行软钎焊。
2、用非接触加热,熔化带宽,不需要任何辅助工具,可在双面印刷电路板上双面元件装备后加工。
3、重复操作稳定性好。焊剂对焊接工具污染小,且激光照射时间和输出功率易于控制,激光钎焊成品率高。
4、激光束易于实现分光,可用半透镜、反射镜、棱镜、扫描镜等光学元件进行时间与空间分割,能实现多点同时对称焊。
5、激光钎焊多用波长1.06um的激光作为热源,可用光纤传输,因此可在常规方式不易焊接的部位进行加工,灵活性好。
6、聚焦性好,易于实现多工位装置的自动化。
四、激光深熔焊:
1、冶金过程及工艺理论。 激光深熔焊冶金物理过程与电子束焊极为相似,即能量转换机制是通过“小孔”结构来完成的。在足够高的功率密度光束照射下,材料产生蒸发形成小孔。这个充满蒸汽的小孔犹如一个黑体,几乎全部吸收入射光线的能量,孔腔内平衡温度达25000度左右。热量从这个高温孔腔外壁传递出来,使包围着这个孔腔的金属熔化。小孔内充满在光束照射下壁体材料连续蒸发产生的高温蒸汽,小孔四壁包围着熔融金属,液态金属四周即围着固体材料。孔壁外液体流动和壁层表面张力与孔腔内连续产生的蒸汽压力相持并保持着动态平衡。光束不断进入小孔,小孔外材料在连续流动,随着光束移动,小孔始终处于流动的稳定态。就是说,小孔和围着孔壁的熔融金属随着前导光束前进速度向前移动,熔融金属填充着小孔移开后留下的空隙并随之冷凝,焊缝于是形成。
[img]激光焊接原理
激光焊接原理是激光辐射加热待加工表面,表面热量通过热传导向内部扩散,通过控制激光脉冲的宽度、能量、峰功率和重复频率等激光参数,使工件熔化,形成特定的熔池。
激光深熔焊接一般采用连续激光光束完成材料的连接,其冶金物理过程与电子束焊接极为相似,即能量转换机制是通过“小孔”(Key-hole)结构来完成的。在足够高的功率密度激光照射下,材料产生蒸发并形成小孔。
这个充满蒸气的小孔犹如一个黑体,几乎吸收全部的入射光束能量,孔腔内平衡温度达2500 0C左右,热量从这个高温孔腔外壁传递出来,使包围着这个孔腔四周的金属熔化。小孔内充满在光束照射下壁体材料连续蒸发产生的高温蒸汽,小孔四壁包围着熔融金属,液态金属四周包围着固体材料。
而在大多数常规焊接过程和激光传导焊接中,能量首先沉积于工件表面,然后靠传递输送到内部。孔壁外液体流动和壁层表面张力与孔腔内连续产生的蒸汽压力相持并保持着动态平衡。
扩展资料
工艺参数:
(1)功率密度。 功率密度是激光加工中最关键的参数之一。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,在传导型激光焊接中,功率密度在范围在10^4~10^6W/CM^2。
(2)激光脉冲波形。 激光脉冲波形在激光焊接中是一个重要问题,尤其对于薄片焊接更为重要。当高强度激光束射至材料表面,金属表面将会有60~98%的激光能量反射而损失掉,且反射率随表面温度变化。在一个激光脉冲作用期间内,金属反射率的变化很大。
(3)激光脉冲宽度。 脉宽是脉冲激光焊接的重要参数之一,它既是区别于材料去除和材料熔化的重要参数,也是决定加工设备造价及体积的关键参数。
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