激光焊接技术.ppt

激光焊接技术.ppt激光焊接技术
激光焊接示意图
激光焊接的主要方法
焊接特性
属于熔融焊接,以激光束为能源,冲击在焊件接头上。
激光束可由平面光学元件(如镜子)导引,随后再以反射聚焦元件或镜片将光束投射在焊缝上。
激光焊接属非接触式焊接,作业过程不需加压,但需使用惰性气体以防熔池氧化,填料金属偶有使用。
激光焊接的主要优点
(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;
激光焊接的主要优点
(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。
激光焊接的主要缺点
(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。
激光焊接的应用领域
1、制造业应用
2、粉末冶金领域
3、汽车工业
4、电子工业
5、生物医学
6、其他领域
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。