詳細介紹
激光焊接是激光加工材料加工技術(shù)應(yīng)用的重要方面之一。20世紀70年代主要用于焊接薄壁材料和低速焊接,焊接過程屬于熱傳導(dǎo)型,即激光輻射加熱工件表面,表面熱量通過熱傳導(dǎo)向內(nèi)部擴散,通過控制激光脈沖的寬度、能量、峰值功率和重復(fù)頻率等參數(shù),使工件熔化,形成特定的熔池。由于激光焊接作為一種高質(zhì)量、高精度、低變形、高效率和高速度的焊接方法,隨著高功率CO2和高功率的YAG激光器以及光纖傳輸技術(shù)的完善、金屬鉬焊接聚束物鏡等的研制成功,使其在機械制造、航空航天、汽車工業(yè)、粉末冶金、生物醫(yī)學(xué)微電子行業(yè)等領(lǐng)域的應(yīng)用越來越廣。目前的研究主要集中于CO2激光和YAG激光焊接各種金屬材料時的理論,包括激光誘發(fā)的等離子體的分光、吸收、散射特性以及激光焊接智能化控制、復(fù)合焊接、激光焊接現(xiàn)象及小孔行為、焊接缺陷發(fā)生機理與防止方法等,并對鎳基耐熱合金、鋁合金及鎂合金的焊接性,焊接現(xiàn)象建模與數(shù)值模擬,鋼鐵材料、銅、鋁合金與異種材料的連接,激光接頭性能評價等方面做了一定的研究。
1.激光焊接的原理
激光焊接原理:激光焊接是將高強度的激光束輻射至金屬表面,通過激光與金屬的相互作用,金屬吸收激光轉(zhuǎn)化為熱能使金屬熔化后冷卻結(jié)晶形成焊接。 1.1熱傳導(dǎo)焊接當(dāng)激光照射在材料表面時,一部分激光被反射,一部分被材料吸收,將光能轉(zhuǎn)化為熱能而加熱熔化,材料表面層的熱以熱傳導(dǎo)的方式繼續(xù)向材料深處傳遞,zui后將兩焊件熔接在一起。 1.2激光深熔焊當(dāng)功率密度比較大的激光束照射到材料表面時,材料吸收光能轉(zhuǎn)化為熱能,材料被加熱熔化至汽化,產(chǎn)生大量的金屬蒸汽,在蒸汽退出表面時產(chǎn)生的反作用力下,使熔化的金屬液體向四周排擠,形成凹坑,隨著激光的繼續(xù)照射,凹坑穿人更深,當(dāng)激光停止照射后,凹坑周邊的熔液回流,冷卻凝固后將兩焊件焊接在—起。
2.激光焊接的應(yīng)用領(lǐng)域
2.1制造業(yè)應(yīng)用 激光拼焊(TailoredBlandLaserWelding)技術(shù)在 國外轎車制造中得到廣泛的應(yīng)用,據(jù)統(tǒng)計,2000年范圍內(nèi)剪裁坯板激光拼焊生產(chǎn)線超過100條,年產(chǎn)轎車構(gòu)件拼焊坯板7000萬件,并繼續(xù)以較高速度增長。國內(nèi)生產(chǎn)的引進車型Passat,Buick,Audi等也采用了一些剪裁坯板結(jié)構(gòu)。日本以CO2激光焊代替了閃光對焊進行制鋼業(yè)軋鋼卷材的連接,在超薄板焊接的研究,如板厚100微米以下的箔片,無法熔焊,但通過有特殊輸出功率波形的YAG激光焊得以成功,顯示了激光焊的廣闊前途。
2.2粉末冶金領(lǐng)域隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展,許多工業(yè)技術(shù)上對材料特殊要求,應(yīng)用冶鑄方法制造的材料已不能滿足需要。由于粉末冶金材料具有特殊的性能和制造優(yōu)點,在某些領(lǐng)域如汽車、飛機、工具刃具制造業(yè)中正在取代傳統(tǒng)的冶鑄材料,隨著粉末冶金材料的日益發(fā)展,它與其它零件的連接問題顯得日益突出,使粉末冶金材料的應(yīng)用受到限制。在八十年代初期,激光焊以其*的優(yōu)點進入粉末冶金材料加工領(lǐng)域,為粉末冶金材料的應(yīng)用開辟了新的前景,如采用粉末冶金材料連接中常用的釬焊的方法焊接金剛石,由于結(jié)合強度低,熱影響區(qū)寬特別是不能適應(yīng)高溫及強度要求高而引起釬料熔化脫落。
王生