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激光焊接技術(shù)機(jī)焊接工藝
來(lái)源:深圳市鐳康機(jī)械設(shè)備有限公司發(fā)表時(shí)間:2018-10-12
激光技術(shù)在制造業(yè)中的應(yīng)用是各國(guó)研究的重點(diǎn)。隨著工業(yè)發(fā)展對(duì)高效,環(huán)保和自動(dòng)化的需求,激光技術(shù)的應(yīng)用已迅速擴(kuò)展到許多制造領(lǐng)域。在此基礎(chǔ)上,激光焊接工藝將成為激光應(yīng)用的重要方面之一。
激光焊接是激光加工技術(shù)應(yīng)用的重要組成部分,是21世紀(jì)最引人注目,最有前途的焊接技術(shù)。
早在上世紀(jì)末,歐美國(guó)家就已將激光焊接全面應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)。在加快激光焊接技術(shù)研發(fā)的同時(shí),中國(guó)逐步建立了產(chǎn)學(xué)研結(jié)合的發(fā)展體系。個(gè)別領(lǐng)域也取得了重大突破。
隨著工業(yè)制造業(yè)的發(fā)展,高效,靈活,環(huán)保的加工技術(shù)將受到青睞。激光焊接采用高能束聚焦方式,可以實(shí)現(xiàn)焊接過(guò)程中難以實(shí)現(xiàn)的深度焊接,快速焊接等焊接工藝,特別是激光焊接設(shè)備靈活,實(shí)時(shí)在線檢測(cè)技術(shù)成熟,能夠?qū)崿F(xiàn)為了大規(guī)模生產(chǎn)自動(dòng)化,大量激光焊接生產(chǎn)線已投入工業(yè)生產(chǎn)。
實(shí)踐證明,激光焊接廣泛應(yīng)用于加工行業(yè)。基本上,可以使用傳統(tǒng)焊接技術(shù)領(lǐng)域,可以勝任激光焊接,焊接質(zhì)量更高,加工效率更快。
采用激光技術(shù)的焊接技術(shù)
激光焊接是利用激光的輻射能量實(shí)現(xiàn)有效焊接的過(guò)程。其工作原理是:以特定方式激發(fā)激光活性介質(zhì)(如CO2和其他氣體的混合物,YAG釔鋁石榴石晶體等)。腔中的往復(fù)振蕩形成受激輻射束。當(dāng)梁與工件接觸時(shí),其能量被工件吸收,并且當(dāng)溫度達(dá)到材料的熔點(diǎn)時(shí)可以進(jìn)行焊接。
1激光焊接模式
激光焊接可分為導(dǎo)熱焊接和深熔焊接。前一種熱量通過(guò)熱傳導(dǎo)擴(kuò)散到工件內(nèi)部,只有焊縫表面熔化。工件內(nèi)部未完全穿透,基本上不發(fā)生汽化,主要用于低速薄壁。材料的焊接;后者不僅完全穿透材料,而且蒸發(fā)材料以形成大量的等離子體。由于大的熱量,在熔池的前端發(fā)生鎖孔現(xiàn)象。
深穿透焊接可以徹底穿透工件。具有高輸入能量和快速焊接速度,是最廣泛使用的激光焊接模式。
2激光焊接的焊縫形狀和微觀結(jié)構(gòu)
由于激光產(chǎn)生的光斑尺寸較小,焊縫周圍的熱影響區(qū)比普通焊接工藝小得多,激光焊接一般不需要填充金屬,因此焊縫表面是連續(xù)均勻的,外表很美。諸如孔隙和裂縫之類的表面缺陷非常適用于焊縫輪廓至關(guān)重要的應(yīng)用。盡管聚焦區(qū)域相對(duì)較小,但激光束的能量密度很大(通常為103至108W / cm2)。
在焊接過(guò)程中,金屬被非常快速地加熱和冷卻。熔池周圍的溫度梯度相對(duì)較大,因此接合強(qiáng)度通常高于基底金屬的接合強(qiáng)度。相反,關(guān)節(jié)可塑性相對(duì)較低。目前,雙焦點(diǎn)技術(shù)或復(fù)合焊接技術(shù)可以提高接頭質(zhì)量。
3激光焊接的優(yōu)缺點(diǎn)
激光焊接如此受重視的原因在于其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì):
1激光焊接可以實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量的接頭強(qiáng)度和大的縱橫比,焊接速度更快。
2由于激光焊接不需要真空環(huán)境,因此可以通過(guò)透鏡和光纖實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制和自動(dòng)化生產(chǎn)。
3激光具有較大的功率密度,對(duì)難以焊接的材料(如鈦,石英等)具有良好的焊接效果,可焊接不同性能的材料。
當(dāng)然,激光焊接也有缺點(diǎn):
1激光和焊接系統(tǒng)部件較貴,因此初期投資和維護(hù)成本高于傳統(tǒng)焊接工藝,經(jīng)濟(jì)效益差。
2由于固體材料對(duì)激光的吸收率低,特別是在等離子體出現(xiàn)后(等離子體對(duì)激光具有吸收效應(yīng)),激光焊接的轉(zhuǎn)換效率通常較低(通常為5%至30%)。
3由于激光焊接焦點(diǎn)小,工件接頭設(shè)備精度高,設(shè)備偏差小,加工誤差大。
隨著激光焊接的普及和激光器的商業(yè)化生產(chǎn),激光設(shè)備的價(jià)格大幅下降。高功率激光器的發(fā)展以及新型復(fù)合焊接方法的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用也改善了激光焊接轉(zhuǎn)換效率的缺點(diǎn)。據(jù)信,在不久的將來(lái),激光焊接將逐步取代傳統(tǒng)的焊接工藝(如電弧焊和電阻焊)。成為工業(yè)焊接的主要方式。
激光焊接是激光加工技術(shù)應(yīng)用的重要組成部分,是21世紀(jì)最引人注目,最有前途的焊接技術(shù)。
早在上世紀(jì)末,歐美國(guó)家就已將激光焊接全面應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)。在加快激光焊接技術(shù)研發(fā)的同時(shí),中國(guó)逐步建立了產(chǎn)學(xué)研結(jié)合的發(fā)展體系。個(gè)別領(lǐng)域也取得了重大突破。
隨著工業(yè)制造業(yè)的發(fā)展,高效,靈活,環(huán)保的加工技術(shù)將受到青睞。激光焊接采用高能束聚焦方式,可以實(shí)現(xiàn)焊接過(guò)程中難以實(shí)現(xiàn)的深度焊接,快速焊接等焊接工藝,特別是激光焊接設(shè)備靈活,實(shí)時(shí)在線檢測(cè)技術(shù)成熟,能夠?qū)崿F(xiàn)為了大規(guī)模生產(chǎn)自動(dòng)化,大量激光焊接生產(chǎn)線已投入工業(yè)生產(chǎn)。
實(shí)踐證明,激光焊接廣泛應(yīng)用于加工行業(yè)。基本上,可以使用傳統(tǒng)焊接技術(shù)領(lǐng)域,可以勝任激光焊接,焊接質(zhì)量更高,加工效率更快。
采用激光技術(shù)的焊接技術(shù)
激光焊接是利用激光的輻射能量實(shí)現(xiàn)有效焊接的過(guò)程。其工作原理是:以特定方式激發(fā)激光活性介質(zhì)(如CO2和其他氣體的混合物,YAG釔鋁石榴石晶體等)。腔中的往復(fù)振蕩形成受激輻射束。當(dāng)梁與工件接觸時(shí),其能量被工件吸收,并且當(dāng)溫度達(dá)到材料的熔點(diǎn)時(shí)可以進(jìn)行焊接。
1激光焊接模式
激光焊接可分為導(dǎo)熱焊接和深熔焊接。前一種熱量通過(guò)熱傳導(dǎo)擴(kuò)散到工件內(nèi)部,只有焊縫表面熔化。工件內(nèi)部未完全穿透,基本上不發(fā)生汽化,主要用于低速薄壁。材料的焊接;后者不僅完全穿透材料,而且蒸發(fā)材料以形成大量的等離子體。由于大的熱量,在熔池的前端發(fā)生鎖孔現(xiàn)象。
深穿透焊接可以徹底穿透工件。具有高輸入能量和快速焊接速度,是最廣泛使用的激光焊接模式。
2激光焊接的焊縫形狀和微觀結(jié)構(gòu)
由于激光產(chǎn)生的光斑尺寸較小,焊縫周圍的熱影響區(qū)比普通焊接工藝小得多,激光焊接一般不需要填充金屬,因此焊縫表面是連續(xù)均勻的,外表很美。諸如孔隙和裂縫之類的表面缺陷非常適用于焊縫輪廓至關(guān)重要的應(yīng)用。盡管聚焦區(qū)域相對(duì)較小,但激光束的能量密度很大(通常為103至108W / cm2)。
在焊接過(guò)程中,金屬被非常快速地加熱和冷卻。熔池周圍的溫度梯度相對(duì)較大,因此接合強(qiáng)度通常高于基底金屬的接合強(qiáng)度。相反,關(guān)節(jié)可塑性相對(duì)較低。目前,雙焦點(diǎn)技術(shù)或復(fù)合焊接技術(shù)可以提高接頭質(zhì)量。
3激光焊接的優(yōu)缺點(diǎn)
激光焊接如此受重視的原因在于其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì):
1激光焊接可以實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量的接頭強(qiáng)度和大的縱橫比,焊接速度更快。
2由于激光焊接不需要真空環(huán)境,因此可以通過(guò)透鏡和光纖實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制和自動(dòng)化生產(chǎn)。
3激光具有較大的功率密度,對(duì)難以焊接的材料(如鈦,石英等)具有良好的焊接效果,可焊接不同性能的材料。
當(dāng)然,激光焊接也有缺點(diǎn):
1激光和焊接系統(tǒng)部件較貴,因此初期投資和維護(hù)成本高于傳統(tǒng)焊接工藝,經(jīng)濟(jì)效益差。
2由于固體材料對(duì)激光的吸收率低,特別是在等離子體出現(xiàn)后(等離子體對(duì)激光具有吸收效應(yīng)),激光焊接的轉(zhuǎn)換效率通常較低(通常為5%至30%)。
3由于激光焊接焦點(diǎn)小,工件接頭設(shè)備精度高,設(shè)備偏差小,加工誤差大。
隨著激光焊接的普及和激光器的商業(yè)化生產(chǎn),激光設(shè)備的價(jià)格大幅下降。高功率激光器的發(fā)展以及新型復(fù)合焊接方法的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用也改善了激光焊接轉(zhuǎn)換效率的缺點(diǎn)。據(jù)信,在不久的將來(lái),激光焊接將逐步取代傳統(tǒng)的焊接工藝(如電弧焊和電阻焊)。成為工業(yè)焊接的主要方式。
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