激光焊接使用

激光焊接使用一、激光焊接的首要特性。　　激光焊接是激光资料加工技能使用的重要方面之一。20世纪70年代首要用于焊接薄壁资料和低速焊接，焊接进程属热传导型，即激光辐射加热工件外表，外表热量经过热传导向内部分散，经过操控激光脉冲的宽度、能量、峰值功率和重复频率等参数，使工件熔化，构成特定的熔池。由于其一起的长处，已成功使用于微、小型零件的精密焊接中。　　高功率CO2及高功率YAG激光器的呈现，拓荒了激光焊接的新范畴。取得了以小孔效应为理论基础的深熔焊接，在机械、汽车、钢铁等工业范畴取得了日益广泛的使用。　　与其它焊接技能比较，激光焊接的首要长处是：　　1、速度快、深度大、变形小。　　2、能在室温或特别条件下进行焊接，焊接设备设备简略。例如，激光经过电磁场，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，并能经过玻璃或对光束通明的资料进行焊接。　　3、可焊接难熔资料如钛、石英等，并能对异性资料施焊，作用杰出。　　4、激光聚集后，功率密度高，在高功率器材焊接时，深宽比可达5：1，最高可达10：1。　　5、可进行微型焊接。激光束经聚集后可取得很小的光斑，且能准确定位，可使用于大批量主动化出产的微、小型工件的组焊中。　　6、可焊接难以接近的部位，施行非触摸远距离焊接，具有很大的灵活性。特别是近几年来，在YAG激光加工技能中选用了光纤传输技能，使激光焊接技能取得了更为广泛的推行和使用。　　7、激光束易完结光束按时刻与空间分光，能进行多光束一同加工及多工位加工，为更精密的焊接供给了条件。　　可是，激光焊接也存在着必定的局限性：　　1、需求焊件安装精度高，且需求光束在工件上的方位不能有明显偏移。这是由于激光聚集后光斑尺雨寸小，焊缝窄，为加填充金属资料。若工件安装精度或光束定位精度达不到需求，很简略构成焊接缺憾。　　2、激光器及其关联体系的本钱较高，一次性出资较大。　　二、激光焊接热传导。　　激光焊接是将高强度的激光束辐射至金属外表，经过激光与金属的彼此作用，使金属熔化构成焊接。在激光与金属的彼此作用进程中，金属熔化仅为其间一种物理现象。有时光能并非首要转化为金属熔化，而以其它办法表现出来，如汽化、等离子体构成等。但是，要完结杰出的熔融焊接，有必要使金属熔化成为能量变换的首要办法。为此，有必要知道激光与金属彼此作用中所发生的各种物理现象以及这些物理现象与激光参数的联系，然后经过操控激光参数，使激光能量绝大部分转化为金属熔化的能量，到达焊接的意图。　　三、激光焊接的技能参数。　　1、功率密度。　　功率密度是激光加工中最要害的参数之一。选用较高的功率密度，在微秒时刻规模内，表层即可加热至沸点，发生很多汽化。因而，高功率密度关于资料去掉加工，如打孔、切开、雕琢有利。关于较低功率密度，表层温度到达沸点需求经历数毫秒，在表层汽化前，底层到达熔点，易构成杰出的熔融焊接。因而，在传导型激光焊接中，功率密度在规模在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，特别关于薄片焊接更为重要。当高强度激光束射至资料外表，金属外表将会有60~98%的激光能量反射而损失掉，且反射率随外表温度改变。在一个激光脉冲作用期间内，金属反射率的改变很大。　　3、激光脉冲宽度。点的各平面上，功率密度散布相对均匀。　　离焦办法有两种：正离焦与负离焦。焦平面坐落工件上方为正离焦，反之为负离焦。按几许光学理论，当正负离做文章一持平时，所对应平面上功率密度近似相同，但实践上所取得的熔池形状不相同。负离焦时，可取得更大的熔深，这与熔池的构成进程有关。试验标明，激光加热50~200us资料开端熔化，构成液相金属并呈现问分汽化，构成市压蒸汽，并以极高的速度喷发，宣布耀眼的白光。与此一同，高浓度汽体使液相金属运动至熔池边际，在熔池中间构成洼陷。当负离焦时，资料内部功率密度比外表还高，易构成更强的熔化、汽化，使光能向资料更深处传递。所以在实践使用中，当需求熔深较大时，选用负离焦；焊接薄资料时，宜用正离焦。　　四、激光焊接技能办法。　　1、片与片间的焊接。　　包含对焊、端焊、中间穿透熔化焊、中间穿孔熔化焊等4种技能办法。　　2、丝与丝的焊接。　　包含丝与丝对焊、穿插焊、平行搭接焊、T型焊等4种技能办法。　　3、金属丝与块状元件的焊接。　　选用激光焊接能够成功的完结金属丝与块状元件的衔接，块状元件的尺度能够恣意。在焊接中应注重丝状元件的几许尺度。　　4、不相同金属的焊接。　　焊接不相同类型的金属要处置可焊性与可焊参数规模。不相同资料之间的激光焊接只要某些特定的资料组合才有能够。　　五、激光钎焊。　　有些元件的衔接不宜选用激光熔焊，但可使用激光作为热源，施行软钎焊与硬钎焊，相同具有激光熔焊的长处。选用钎焊的办法有多种，其间，激光软钎焊首要用于打印电路板的焊接，特别实用于片状元件拼装技能。选用激光软钎焊与其它办法比较有以下长处：　　1、由所以部分加热，元件不易发生热损伤，热影响区小，因而可在热敏元件邻近施行软钎焊。　　2、用非触摸加热，熔化带宽，不需求任何辅佐东西，可在双面打印电路板上双面元件配备后加工。　　3、重复操作安稳性好。焊剂对焊接东西污染小，且激光照耀时刻和输出功率易于操控，激光钎焊成品率高。　　4、激光束易于完结分光，可用半透镜、反射镜、棱镜、扫描镜等光学元件进行时刻与空间切割，能完结多点一同对称焊。　　5、激光钎焊多用波长1.06um的激光作为热源，可用光纤传输，因而可在惯例办法不易焊接的部位进行加工，灵活性好。6、聚集性好，易于完结多工位设备的主动化。　　六、激光深熔焊。　　1、冶金进程及技能理论。　　激光深熔焊冶金物理进程与电子束焊极为类似，即能量变换机制是经过“小孔”布局来完结的。在足够高的功率密度光束照耀下，资料发生蒸腾构成小孔。这个充溢蒸汽的小孔犹如一个黑体，简直悉数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。小孔内充溢在光束照耀下壁体资料接连蒸腾发生的高温蒸汽，小孔四壁包围着熔融金属，液态金属附近即围着固体资料。孔壁外液体活动和壁层外表张力与孔腔内接连发生的蒸汽压力对峙并保持着动态平衡。光束不断进入小孔，小孔外资料在接连活动，跟着光束移动，小孔一直处于活动的安稳态。就是说，小孔和围着孔壁的熔融金属跟着前导光束行进速度向前移动，熔融金属填充着小孔移开后留下的空地并随之冷凝，焊缝所以构成。　　2、影响要素。　　对激光深熔焊发生影响的要素包含：激光功率，激光束直径，资料吸收率，焊接速度，维护气体，透镜焦长，焦点方位，激光束方位，焊接开始和停止点的激光功率渐升、渐降操控。　　3、激光深熔焊的特征及长处。　　特征：(1)高的深宽比。由于熔融金属围着圆柱形高温蒸汽腔体构成并延伸向工件，焊缝就变得深而窄。(2)最小热输入。由于源腔温度很高，熔化进程发生得极快，输入工件热量极低，热变形和热影响区很小。(3)高细密性。由于充溢高温蒸汽的小孔有利于熔接熔池拌和和气体逸出，致使生成无气孔熔透焊接。焊后高的冷却速度又易使焊缝安排微细化。(4)强固焊缝。(5)准确操控。(6)非触摸，大气焊接进程。　　长处：(1)由于聚集激光束比惯例办法具有高得多的功率密度，致使焊接速度快，热影响区和变形都较小，还能够焊接钛、石英等难焊资料。(2)由于光束简略传输和操控，又不需求常常替换焊炬、喷嘴，明显削减停机辅佐时刻，所以有荷系数和出产功率都高。(3)由于纯化作用和高的冷却速度，焊缝强，归纳功能高。(4)由于平衡热输入低，加工精度高，可削减再加工费用。别的，激光焊接的动转费用也比较低，能够下降出产本钱。(5)简略完结主动化，对光束强度与精密定位能进行有用的操控。　　4、激光深熔焊设备。　　激光深熔焊一般选用接连波CO2激光器，这类激光器能保持足够高的输出功率，发生“小孔”效应，熔透整个工件截面，构成强韧的焊接接头。　　就激光器自身而言，它仅仅一个能发生可作为热源、方向性好的平行光束的设备。如果把它导向和有用处置后射向工件，其输入功率就具有强的相容性，使之能非常好的习惯主动化进程。　　为了有用施行焊接，激光器和其他一些必要的光学、机械以及操控部件一同一起组成一个大的焊接体系。这个体系包含激光器、光束传输组件、工件的装卸和移动设备，还有操控设备。这个体系能够是仅由操作者简略地手艺转移和固定工件，也能够是包含工件能主动的装、卸、固定、焊接、查验。这个体系的描绘和施行的总需求是可取得满足的焊接质量和高的出产功率。　　七、钢铁资料的激光焊接。　　1、碳钢及一般合金钢的激光焊接。　　总的说，碳钢激光焊接作用杰出，其焊接质量取决于杂质含量。就象其它焊接技能相同，硫和磷是发生焊接裂纹的灵敏要素。　　为了取得满足的焊接质量，碳含量超越0.25%时需求预热。当不相同含碳量的钢彼此焊接时，焊炬可稍倾向低碳资料一边，以保证接头质量。　　低碳沸腾钢由于硫、磷的含量高，并不合适激光焊接。低碳镇静钢由于低的杂质含量，焊接作用就很好。　　中、高碳钢和一般合金钢都能够进行杰出的激光焊接，但需求预热和焊后处置，以消除应力，防止裂纹构成。　　2、不锈钢的激光焊接。　　一般的情况下，不锈钢激光焊接比惯例焊接更易于取得优质接头。由于高的焊接速度热影响区很小，敏化不成为重要问题。与碳钢比较，不锈钢低的热导系数更易于取得深熔窄焊缝。　　3、不相同金属之间的激光焊接。　　激光焊接极高的冷却速度和很小的热影响区，为许多不相同金属焊接消融后有不相同布局的资料相容发明了有利条件。现已证明以下金属能够顺利进行激光深熔焊接：不锈钢~低碳钢，416不锈钢~310不锈钢，347不锈钢~HASTALLY镍合金，镍电极~冷锻钢，不相同镍含量的双金属带。　　脉宽是脉冲激光焊接的重要参数之一，它既是差异于资料去掉和资料熔化的重要参数，也是决议加工设备造价及体积的要害参数。　　4、离焦量对焊接质量的影响。　　激光焊接一般需求必定的离做文章一，由于激光焦点处光斑中间的功率密度过高，简略蒸腾成孔。脱离激光焦