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激光焊接技术与应用类标准_激光焊适用范围

工品易达2022-09-26焊机信息16

本文目录一览:

有哪些焊接国家标准

焊接质量标准:

1、焊接质量 GB6416-1986

影响焊接接头质量的技术因素:本标准适用于压力容器、钢结构、起重机械起重设备、船舶、工程机械、运输设备等。但是对于特定的产品,没有必要考虑所有的技术因素。

2、焊接质量 GB6417-1986

本标准按缺陷性质分大类,按存在的位置及状态分小类,以表格的方式列出。缺陷用数字序号标    记。每一缺白数字标记,每一缺陷小类用一个四国际焊接学会(IW)“参考射线底片汇编”中目前通用的缺陷字母代号来对缺陷进行简化标记。  

3、焊接质量 GB2654-1989

本标准规定了金属材料焊接接头和堆焊金属的硬度试验方法,用以测定洛氏、布氏、维氏硬度。本标准适用于熔焊和压焊焊接接头和堆焊金属。

4、焊接质量 GB2650-1989

本标准规定了金属材料焊接接头的夏比冲击试验方法,以测定试样的冲击吸收功。本标准适用于熔焊和压焊对接接头。  

5、焊接质量 GB2653-1989

本标准规定了金属材料焊接接头的横向正弯及背弯试验,横向侧弯试验、纵向正弯及背弯试验管材压扁试验方法,以检验接头拉伸面上的塑性及显示缺陷。本标准适用于熔焊和压焊对接接头。

激光加工工艺及应用

激光加工是无接触的方式,不会产生工具与工件表面的摩擦阻力,也不会直接对工件进行冲击,工件几乎不会发生变形,且激光是对局部进行加工,对非激光照射的部分几乎没有影响,所以激光加工是高速、高效、高精度的加工方式。激光加工技术是光与机电技术的结合,激光光束的移动速度、功率密度和方向等都可以调节,易与数控系统配合来对复杂工件进行加工,可由此对其实现不同层面和范围的应用。

激光模切技术

激光模切技术是根据在软件中设计好的工件图样,将激光束聚焦后直接对材料表面完成模切或压痕效果的一种切割方法。激光模切技术具有切割精度高、模切产品粗糙度低、模切加工时间短、生产效率高等特点。由于无须更换模切刀版,也可实现不同版式工件之间的快速转换,这样节省了传统模切刀版调整时间,尤其适用于轻薄、异形工件的加工。

典型的激光模切系统应该包括有激光器、扫描系统、控制系统、冷却系统、惰性气体保护室、废料清除系统以及反馈系统。激光在模切加工中扮演“模切刀”的角色,其对最终的加工效果的影响是模切机各组成部分中最大的,目前市场上用于激光加工的激光器主要有YAG激光器、CO2激光器和半导体激光器等。最常使用的是出波长能被非金属很好吸收且能够产生连续激光或非连续激光脉冲的CO2激光器。

激光雕刻技术

激光雕刻机的主要组成为:激光器(提供激光光束,包括聚光腔、反射镜)、聚焦系统(使高功率密度的激光能量聚集在小面积上,达到最佳的雕刻效率)、导光系统(改变激光照射方向)、工作台(用于承载或移动被雕刻工件)、控制面板(调整和控制电源及激光器)、水冷系统(调控激光器内的温度)。由于主要是对非金属材料加工,所以激光雕刻与模切一样常选用CO2激光器。为实现高速点阵雕刻和适量雕刻,激光雕刻大多采用振镜式导光系统。三

激光焊接技术

激光焊接技术主要用于对金属及塑料制品进行焊接加工。以前金属焊接大多采用电阻焊接工艺,但电阻焊存在耗电量大、热影响区大、接口不美观、可焊材料厚度受限等问题,所以激光焊接技术的应用越来越广泛。激光焊接金属的作用机理是用激光辐射金属表面,通过激光与金属的耦合作用使待焊接部位在极短时间内瞬间熔化甚至气化,再冷却凝固结晶而形成焊缝。激光焊接可分为热传导焊接和深熔焊两种,前者会发生激光的功率密度较小,辐射能只作用于金属表面,材料下层则靠热传导受热熔化;深熔焊会产生小孔效应,即输入激光能量很大,远大于传导及散热的速率时,照射区域会在极短时间发生气化形成小孔,孔内压力形成动态的平衡,光束可以直接照射到孔底。小孔吸收射入的所有能量使孔壁金属熔化,由此可形成尤其窄而深的焊缝,且改变焊接参数可以使焊缝熔深在较大范围内变化,所以实际更多采用深熔焊接方式。

接下来讨论用于焊接金属的激光器的选择。金属焊接大多采用YAG激光器,因为YAG激光比 CO22激光更易于被金属吸收,且受等离子体影响较小,焊接操作灵活。但YAG激光器运作时易产生大量热损耗,使激光腔温度升高产生激光热透镜效应,从而降低激光功率和能量转化效率。YLR光纤激光器是以光纤为基材,掺杂不同的稀土离子的光纤传输传输,具有体积小、成本低、激光功率高等优点,焊接熔深和速度更高,较YAG激光器更胜一筹。

激光焊接金属过程几乎不会产生碎屑废渣,且无需添加粘合剂,具有速度快、精度高、热影响区小、深宽比大、焊缝美观等优点,易实现自动化,可产生良好的社会和经济效益,已成为金属包装气密性封装等的主要方式。

对于塑料材料工件而言,传统的塑料焊接主要采用超声波焊接、摩擦焊接、振动焊接、热板焊接等技术,而实际时加工既要考虑其密封性能, 又要防止加工过程中会受到污染, 塑料激光焊接的高精度和无接触性正好可以满足这样的要求。

激光焊接机主要应用的领域有哪些?有什么优势吗?

激光焊接是激光材料加工技术应用的重要方面之一。20世纪70 年代主要用于焊接薄壁材料和低速焊接,焊接过程属热传导型,即激光辐射加热工件表面,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、峰值功率和重复频率等参数,使工件熔化,形成特定的熔池。由于其独特的优点,已成功应用于微、小型零件的精密焊接中。高功率CO2及高功率YAG激光器的出现,开辟了激光焊接的新领域。获得了以小孔效应为理论基础的深熔焊接,在机械、汽车、钢铁等工业领域获得了日益广泛的应用。

与其它焊接技术相比,激光焊接的主要有以下几个优点:

1、速度快、深度大、变形小

2、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。

3、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。

4、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。

5、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。

6、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

7、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,使激光焊接技术获得了更为广泛的推广和应用。

激光焊接技术的优缺点有哪些?

激光焊接的优势:

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。

激光焊接的缺点

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。

为了消除或减少激光焊接的缺陷,更好地应用这一优秀的焊接方法,提出了一些用其它热源与激光进行复合焊接的工艺,主要有激光与电弧、激光与等离子弧、激光与感应热源复合焊接、双激光束焊接以及多光束激光焊接等。此外还提出了各种辅助工艺措施,如激光填丝焊(可细分为冷丝焊和热丝焊)、外加磁场辅助增强激光焊、保护气控制熔池深度激光焊、激光辅助搅拌摩擦焊等。

(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。

(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一,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,当正负离焦平面与焊接平面距离相等时,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。

折叠编辑本段应用

激光焊接机技术广泛被应运在汽车、轮船、飞机、高铁等高精制造领域,给人们的生活质量带来了重大提升,更是引领家电行业进入了精工时代。

特别是在大众汽车创造的42米无缝焊接技术,大大提高了车身整体性和稳定性之后,家电领头企业海尔集团隆重推出首款采用激光无缝焊接技术生产的洗衣 机,该家电为人民珍视了科技的进步,先进的激光技术可以为人民的生活带来巨大的改变。随着洗衣机全球品牌地位的不断巩固,其对行业的引领开始全面展现,然 而有激光焊接机技术的支持,也将对家电行业有一个更深的改革。据海尔研发人员介绍,市场上的全自动洗衣机内桶的制造技术大多采用"扣搭"技术,内桶的衔 接处会存在缝隙或不平整,导致桶体强度不高、对衣物产生不必要磨损。为了进一步提高内桶的可靠性和精细化,海尔洗衣机以汽车、造船行业为参照母本,将激光 无缝焊接技术应用在匀动力洗衣机新品上,避免了内桶缝隙和不平整的产生,在全面提高了产品的可靠性的同时更加呵护衣物。由于内桶的强度的提高,匀动力洗衣 机脱水过程中最高转速比普通全自动洗衣机也提高了25%,脱水效率大幅提升,并且耗电少、用时省。

此外,还了解到,中德造船业合作研发的"高功率激光焊接机技术",保证了轮船的安全性,进一步加强了船身结构;在航空领域,激光无缝焊接技术也已广泛 应用于飞机发动机的制造上,同时,铝合金机身的激光无缝焊接技术可以取代铆钉,从而减轻了20%的机身重量;我国的高铁轨道也引进了激光无缝焊接技术,在 提高安全性能同时,也大大降低了噪音,为旅客带来安静舒心的乘车环境。

随着科技的全面发展,激光焊接机技术的不断巩固与应用,也带领全球的家电产业步入了一个新时代,新的工艺不仅是产品的升级,也是更多科技的展示和应用。

1、制造业应用 激光拼焊(TailoredBlandLaserWelding)技术在国外轿车制造中得到广泛的应用,据统计,2000年全球范围内剪裁坯板激光拼焊生产线超过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。国内生产的引进车型Passat,Buick,Audi等也采用了一些剪裁坯板结构。日本以CO2激光焊代替了闪光对焊进行制钢业轧钢卷材的连接,在超薄板焊接的研究,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,显示了激光焊的广阔前途。日本还在世界上首次成功开发了将YAG激光焊用于核反应堆中蒸气发生器细管的维修等,在国内苏宝蓉等还进行了齿轮的激光焊接技术。

2、粉末冶金领域 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优点,在某些领域如汽车、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,激光焊以其独特的优点进入粉末冶金材料加工领域,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。

3、汽车工业 20世纪80年代后期,千瓦级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。德国奥迪、奔驰、大众、瑞典的沃尔沃等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年代美国通用、福特和克莱斯勒公司竟相将激光焊接引入汽车制造,尽管起步较晚,但发展很快。意大利菲亚特在大多数钢板组件的焊接装配中采用了激光焊接,日本的日产、本田和丰田汽车公司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优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Sandia国家实验室与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,开发的生产线已在奔驰公司的工厂投入生产。

4、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,显示出独特的优越性,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。

5、生物医学 生物组织的激光焊接始于20世纪70年代,Klink等及jain[13]用激光焊接输卵管和血管的成功焊接及显示出来的优越性,使更多研究者尝试焊接各种生物组织,并推广到其他组织的焊接。有关激光焊接神经方面国内外的研究主要集中在激光波长、剂量及其对功能恢复以及激光焊料的选择等方面的研究,刘铜军进行了激光焊接小血管及皮肤等基础研究的基础上又对大白鼠胆总管进行了焊接研究。激光焊接方法与传统的缝合方法比较,激光焊接具有吻合速度快,愈合过程中没有异物反应,保持焊接部位的机械性质,被修复组织按其原生物力学性状生长等优点将在以后的生物医学中得到更广泛的应用。

6、其他领域 在其他行业中,激光焊接也逐渐增加特别是在特种材料焊接中国内进行了许多研究,如对BT20钛合金、HEl30合金、Li-ion电池等激光焊接,德国玻璃机械制造商GlamacoCoswig公司与IFW接合技术与材料实验研究院合作开发出了一种用于平板玻璃的激光焊接新技术。

折叠编辑本段混合焊接优势

激光混合焊接技术具有显著的优点。对于激光混合,优点主要体现在:更大的熔深/较大缝隙的焊接能力;焊缝的韧性更好,通过添加辅助材料可对焊缝晶格组织施加影响;无烧穿时焊缝背面下垂的现象;适用范围更广;借助于激光替换技术投资较少。对于激光MIG惰性气体保护焊混合,优点主要体现在:较高的焊接速度;熔焊深度大;产生的焊接热少;焊缝的强度高;焊缝宽度小;焊缝凸出小。从而使得整个系统的生产过程稳定性好,设备可用性好;焊缝准备工作量和焊接后焊缝处理工作量小;焊接生产工时短、费用低、生产效率高;具有很好的光学设备配置性能。

但是,激光混合焊接在电源设备方面的投资成本相对较高。随着市场的进一步扩大,电源设备的价格也将会有所下降,并将使激光混合焊接技术在更多的领域中得到应用。至少激光混合焊接技术在铝合金材料的焊接中是一种非常合适的焊接工艺,将在较长的时期内成为主要的焊接生产工具。

折叠编辑本段发展现状

国外激光技术以及制造业较为发达,他们早在上世纪八十年代就已经开始研究如何将现代激光技术应用在传统制造业中。欧盟、美国等西方国家和亚洲的日本借助于自身发达的科学技术实力以及良好的制造业基础,在政府合理的引导以及财政支持下,激光焊接技术发展非常快速,特别是进入新世纪以后,已经在许多的制造业和其他行业中能够看到激光焊接技术的应用,包括电子工业、造船工业、汽车工业等等,都能够看到现代激光焊接技术的应用。并且已经初步形成了焊接技术的行业标准,从而使得其能够在一个合理可控的范围内得到应用。与此同时,为了进一步提升焊接效率,使得激光焊接技术能够更好地应用于现代大型生产,特别是大型制造业以及建筑业,西方发达国家近年来在积极研究如何提升激光焊接的效率,通过大功率激光器的研究,进一步推动和实现大功率激光焊接技术的实现,由此真正将其应用到大型制造业、建筑业甚至是军事领域,进行潜艇以及军舰的制造。

目前,激光焊接技术研究在国内走在前列的当属哈尔滨焊接研究所。近年来,其除了进一步拓宽和研发新的激光焊接种类以及设备之外,也在积极模仿以及参照国外研究的最新动向,不断寻求大功率激光焊接技术的突破与发展。而最新的研究成果显示,他们成功克服了国内大型构件的焊接难题,这无疑标志着我国在激光焊接技术领域的重大突破,也为未来大型工程重大应用奠定了基础。除此之外,目前国内的激光焊接技术研究还集中在激光热丝焊、异种金属焊等领域,他们都是现代激光焊接技术研究的最新课题。而国外在相关研究领域已经取得了突破,特别是德国已经初步掌握了异种金属焊的技巧和方式,而未来我国要想真正熟练的应用以及掌握激光焊接技术,将其应用到更多的领域以及行业内,无疑就必须要攻破上述课题,要进一步完善以及优化激光焊接技术。

折叠编辑本段前景

激光焊接作为现代科技与传统技术的结合体,其相对于传统焊接技术而言,尤其独特之处并且本身的应用领域以及应用层面更加广泛,可以极大的提升焊接的效率和精度。其功率密度高、能量释放快,从而更好的提高了工作效率,同时其本身的聚焦点更小,无疑使得缝合的材料之间的黏连度更好,不会造成材料的损伤和变形。激光焊接技术的出现,实现了传统焊接技术所无法应用领域,其能够简单的实现不同材质、金属与非金属等多种焊接需求,并且因为激光本身的穿透性和折射性,使得其能够依据光速本身的运行轨迹,实现360 度范围内的随意焦,而这无疑是传统焊接技术发展下所无法想象的。除此之外,因为激光焊接能够在短时间内释放大量热量实现快速焊接,因而其对于环境要求更低,能够在一般室温条件下进行,而无需再在真空环境或是气体保护状态下。经过几十年的发展,人们对于激光技术的了解以及认知程度最高,其也从最初的军事领域逐步扩展到现代民用领域,而激光焊接技术的出现进一步拓展了激光技术的应用范围。未来激光焊接技术不仅仅能够用于汽车、钢铁、仪器制造等领域,其必然还可以在军事、医学等等更多的领域得到应用,特别是在医学领域,借助于其本身的高热量、高融合、卫生等特点,更好的在神经医学、生殖医学等临床诊治中应用。而其本身的精度优势也会在更多的精密仪器制造业中得到应用,从而不断造福人类以及社会的发展。[1]

简述获得深熔焊接的工艺方法

传统焊接概述

目前使用的大部分传统(非激光)焊接技术都源自电弧焊。在使用这类焊接时,首先要使两块金属接触或紧密靠近,通常,金属的边缘可能已经过成型处理,以方便焊接。电焊条和接触区域之间形成高压,从而产生可熔化焊接材料(或者,在某些情况下熔化其他焊补材料或焊条本身)的电弧。熔化的焊接材料填充或覆盖工件之间的所有缝隙,凝固后将各部分结合在一起。

大部分电弧焊方法的主要优点是它们具有相对较低的成本,尤其是在固定设备费用方面。而且,电弧焊技术接受度高,应用广泛,并已建立完善的生产和测试标准,因此不需要长时间学习即可应用相关的工艺。

而电弧焊的主要缺点在于会让部件承受高温。这会在熔化的焊接材料中形成金相组织,导致焊缝强度降低,并且焊缝附近的热影响区域相对较大。此外,电弧的直径受局部电场的影响,因此无法独立设定。

激光深熔焊接

大部分激光焊接技术可以归入两个基本类,即“深熔”焊接和“热传导”焊接。这两种焊接模式既可以自熔(即,不使用焊补材料)方式进行,也可以在需要时使用焊补材料。

深熔,或称作深度穿透焊接。常见于以高激光功率焊接较厚的材料。在深熔焊接中,激光聚焦在一起从而在工件上形成极高的功率密度。事实上,激光束聚焦的部位会使金属气化,令金属熔池中出现一个盲孔(即深熔孔)。金属蒸气压力会挡住周围熔化的金属,使盲孔在焊接过程中始终处于开口状态。激光功率主要在蒸气与熔体边界和深熔孔壁处被熔体吸收。聚焦的激光束和深熔孔沿焊接轨迹持续移动。焊接材料在深熔孔前方熔化,并在后面重新凝固形成焊缝。

微小的深熔孔区域形成精确的窄熔化区,与电弧焊方法相比,它具有较高的纵横比(深度与宽度之比)。而且,高度集中的热量意味着工件的基体可以起到有效的散热作用,因此,焊接区域能够迅速地升温和冷却。这可在最大程度上减小受高温影响的区域面积,并降低晶粒生长。因此,激光产生的焊缝通常比电弧焊强度更高,这是它的主要优点之一。

激光焊接还能提供比电弧焊更好的灵活性,因为它可以用于大量材料,包括碳钢、高强钢、不锈钢、钛、铝,以及贵金属。由于材料熔化温度差异和热传导不会对焊接过程造成明显影响,因此激光焊接还可以用于焊接异种材料。

此外,如果考虑所有的加工步骤,激光焊接相较传统方法有着明显的成本优势,特别是精确的热量应用可以最大程度降低焊接点和整个部件的变形。因此在许多情况下,不必进行后期加工。激光焊接还能在较长距离上投射激光束,并确保基本没有功率损失,这使之易于融入其他生产流程,且能够很好地与工业机器人进行集成。最后,它还能以更小的法兰尺寸实现新的产品配置,这对轻型汽车而言至关重要。

激光焊接技术就业方向?

激光焊接机技术广泛被应运在汽车、轮船、飞机、高铁等高精制造领域,给人们的生活质量带来了重大提升,更是引领家电行业进入了精工时代。特别是在大众汽车创造的42米无缝焊接技术,大大提高了车身整体性和稳定性之后,家电领头企业海尔集团隆重推出首款采用激光无缝焊接技术生产的洗衣 机,该家电为人民珍视了科技的进步,先进的激光技术可以为人民的生活带来巨大的改变。随着洗衣机全球品牌地位的不断巩固,其对行业的引领开始全面展现,然 而有激光焊接机技术的支持,也将对家电行业有一个更深的改革。据海尔研发人员介绍,市场上的全自动洗衣机内桶的制造技术大多采用“扣搭”技术,内桶的衔 接处会存在缝隙或不平整,导致桶体强度不高、对衣物产生不必要磨损。为了进一步提高内桶的可靠性和精细化,海尔洗衣机以汽车、造船行业为参照母本,将激光 无缝焊接技术应用在匀动力洗衣机新品上,避免了内桶缝隙和不平整的产生,在全面提高了产品的可靠性的同时更加呵护衣物。由于内桶的强度的提高,匀动力洗衣 机脱水过程中最高转速比普通全自动洗衣机也提高了25%,脱水效率大幅提升,并且耗电少、用时省。此外,还了解到,中德造船业合作研发的“高功率激光焊接机技术”,保证了轮船的安全性,进一步加强了船身结构;在航空领域,激光无缝焊接技术也已广泛 应用于飞机发动机的制造上,同时,铝合金机身的激光无缝焊接技术可以取代铆钉,从而减轻了20%的机身重量;我国的高铁轨道也引进了激光无缝焊接技术,在 提高安全性能同时,也大大降低了噪音,为旅客带来安静舒心的乘车环境。随着科技的全面发展,激光焊接机技术的不断巩固与应用,也带领全球的家电产业步入了一个新时代,新的工艺不仅是产品的升级,也是更多科技的展示和应用。

1、制造业应用  激光拼焊(TailoredBlandLaserWelding)技术在国外轿车制造中得到广泛的应用,据统计,2000年全球范围内剪裁坯板激光拼焊生产线超过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。国内生产的引进车型Passat,Buick,Audi等也采用了一些剪裁坯板结构。日本以CO2激光焊代替了闪光对焊进行制钢业轧钢卷材的连接,在超薄板焊接的研究,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,显示了激光焊的广阔前途。日本还在世界上首次成功开发了将YAG激光焊用于核反应堆中蒸气发生器细管的维修等,在国内苏宝蓉等还进行了齿轮的激光焊接技术。

2、粉末冶金领域  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优点,在某些领域如汽车、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,激光焊以其独特的优点进入粉末冶金材料加工领域,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。

3、汽车工业  20世纪80年代后期,千瓦级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。德国奥迪、奔驰、大众、瑞典的沃尔沃等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年代美国通用、福特和克莱斯勒公司竟相将激光焊接引入汽车制造,尽管起步较晚,但发展很快。意大利菲亚特在大多数钢板组件的焊接装配中采用了激光焊接,日本的日产、本田和丰田汽车公司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优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Sandia国家实验室与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,开发的生产线已在奔驰公司的工厂投入生产。

4、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,显示出独特的优越性,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。

5、生物医学  生物组织的激光焊接始于20世纪70年代,Klink等及jain[13]用激光焊接输卵管和血管的成功焊接及显示出来的优越性,使更多研究者尝试焊接各种生物组织,并推广到其他组织的焊接。有关激光焊接神经方面国内外的研究主要集中在激光波长、剂量及其对功能恢复以及激光焊料的选择等方面的研究,刘铜军进行了激光焊接小血管及皮肤等基础研究的基础上又对大白鼠胆总管进行了焊接研究。激光焊接方法与传统的缝合方法比较,激光焊接具有吻合速度快,愈合过程中没有异物反应,保持焊接部位的机械性质,被修复组织按其原生物力学性状生长等优点将在以后的生物医学中得到更广泛的应用。

6、其他领域  在其他行业中,激光焊接也逐渐增加特别是在特种材料焊接中国内进行了许多研究,如对BT20钛合金、HEl30合金、Li-ion电池等激光焊接,德国玻璃机械制造商GlamacoCoswig公司与IFW接合技术与材料实验研究院合作开发出了一种用于平板玻璃的激光焊接新技术。

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