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      一家專(zhuān)業(yè)東城激光焊接加工的實(shí)力廠(chǎng)家,主要服務(wù)項目:精密激光焊接加工,鍍鋅板材焊接加工,金銀飾品激光焊接加工,鋁材焊接加工,鋁焊加工等!
      激光焊接技術(shù)中的工藝分析

      信息來(lái)源于:互聯(lián)網(wǎng) 發(fā)布于:2022-03-28

        一、激光焊接的工藝參數:
        1、功率密度。 功率密度是激光加工中最關(guān)鍵的參數之一。采用較高的功率密度,在微秒時(shí)間范圍內,表層即可加熱至沸點(diǎn),產(chǎn)生大量汽化。因此,高功率密度對于材料去除加工,如打孔、切割、雕刻有利。對于較低功率密度,表層溫度達到沸點(diǎn)需要經(jīng)歷數毫秒,在表層汽化前,底層達到熔點(diǎn),易形成良好的熔融焊接。因此,在傳導型激光焊接中,功率密度在范圍在104~106W/cm2。
        2、激光脈沖波形。 激光脈沖波形在激光焊接中是一個(gè)重要問(wèn)題,尤其對于薄片焊接更為重要。當高強度激光束射至材料表面,金屬表面將會(huì )有60~98%的激光能量反射而損失掉,且反射率隨表面溫度變化。在一個(gè)激光脈沖作用期間內,金屬反射率的變化很大。
        3、激光脈沖寬度。 脈寬是脈沖激光焊接的重要參數之一,它既是區別于材料去除和材料熔化的重要參數,也是決定加工設備造價(jià)及體積的關(guān)鍵參數。
        4、離焦量對焊接質(zhì)量的影響。 激光焊接通常需要一定的離焦,因為激光焦點(diǎn)處光斑中心的功率密度過(guò)高,容易蒸發(fā)成孔。離開(kāi)激光焦點(diǎn)的各平面上,功率密度分布相對均勻。 離焦方式有兩種:正離焦與負離焦。焦平面位于工件上方為正離焦,反之為負離焦。按幾何光學(xué)理論,當正負離做文章一相等時(shí),所對應平面上功率密度近似相同,但實(shí)際上所獲得的熔池形狀不同。負離焦時(shí),可獲得更大的熔深,這與熔池的形成過(guò)程有關(guān)。實(shí)驗表明,激光加熱50~200us材料開(kāi)始熔化,形成液相金屬并出現問(wèn)分汽化,形成市壓蒸汽,并以極高的速度噴射,發(fā)出耀眼的白光。與此同時(shí),高濃度汽體使液相金屬運動(dòng)至熔池邊緣,在熔池中心形成凹陷。當負離焦時(shí),材料內部功率密度比表面還高,易形成更強的熔化、汽化,使光能向材料更深處傳遞。所以在實(shí)際應用中,當要求熔深較大時(shí),采用負離焦;焊接薄材料時(shí),宜用正離焦。
        二、激光焊接工藝方法:
        1、片與片間的焊接。包括對焊、端焊、中心穿透熔化焊、中心穿孔熔化焊等4種工藝方法。
        2、絲與絲的焊接。包括絲與絲對焊、交叉焊、平行搭接焊、T型焊等4種工藝方法。
        3、金屬絲與塊狀元件的焊接。采用激光焊接可以成功的實(shí)現金屬絲與塊狀元件的連接,塊狀元件的尺寸可以任意。在焊接中應注意絲狀元件的幾何尺寸。
        4、不同金屬的焊接。焊接不同類(lèi)型的金屬要解決可焊性與可焊參數范圍。不同材料之間的激光焊接只有某些特定的材料組合才有可能。 激光釬焊 有些元件的連接不宜采用激光熔焊,但可利用激光作為熱源,施行軟釬焊與硬釬焊,同樣具有激光熔焊的優(yōu)點(diǎn)。采用釬焊的方式有多種,其中,激光軟釬焊主要用于印刷電路板的焊接,尤其實(shí)用于片狀元件組裝技術(shù)。
        三、采用激光軟釬焊與其它方式相比有以下優(yōu)點(diǎn):
        1、由于是局部加熱,元件不易產(chǎn)生熱損傷,熱影響區小,因此可在熱敏元件附近施行軟釬焊。
        2、用非接觸加熱,熔化帶寬,不需要任何輔助工具,可在雙面印刷電路板上雙面元件裝備后加工。
        3、重復操作穩定性好。焊劑對焊接工具污染小,且激光照射時(shí)間和輸出功率易于控制,激光釬焊成品率高。
        4、激光束易于實(shí)現分光,可用半透鏡、反射鏡、棱鏡、掃描鏡等光學(xué)元件進(jìn)行時(shí)間與空間分割,能實(shí)現多點(diǎn)同時(shí)對稱(chēng)焊。
        5、激光釬焊多用波長(cháng)1.06um的激光作為熱源,可用光纖傳輸,因此可在常規方式不易焊接的部位進(jìn)行加工,靈活性好。
        6、聚焦性好,易于實(shí)現多工位裝置的自動(dòng)化。
        四、激光深熔焊:
        1、冶金過(guò)程及工藝理論。 激光深熔焊冶金物理過(guò)程與電子束焊極為相似,即能量轉換機制是通過(guò)“小孔”結構來(lái)完成的。在足夠高的功率密度光束照射下,材料產(chǎn)生蒸發(fā)形成小孔。這個(gè)充滿(mǎn)蒸汽的小孔猶如一個(gè)黑體,幾乎全部吸收入射光線(xiàn)的能量,孔腔內平衡溫度達25000度左右。熱量從這個(gè)高溫孔腔外壁傳遞出來(lái),使包圍著(zhù)這個(gè)孔腔的金屬熔化。小孔內充滿(mǎn)在光束照射下壁體材料連續蒸發(fā)產(chǎn)生的高溫蒸汽,小孔四壁包圍著(zhù)熔融金屬,液態(tài)金屬四周即圍著(zhù)固體材料??妆谕庖后w流動(dòng)和壁層表面張力與孔腔內連續產(chǎn)生的蒸汽壓力相持并保持著(zhù)動(dòng)態(tài)平衡。光束不斷進(jìn)入小孔,小孔外材料在連續流動(dòng),隨著(zhù)光束移動(dòng),小孔始終處于流動(dòng)的穩定態(tài)。就是說(shuō),小孔和圍著(zhù)孔壁的熔融金屬隨著(zhù)前導光束前進(jìn)速度向前移動(dòng),熔融金屬填充著(zhù)小孔移開(kāi)后留下的空隙并隨之冷凝,焊縫于是形成。
        2、影響因素。 對激光深熔焊產(chǎn)生影響的因素包括:激光功率,激光束直徑,材料吸收率,焊接速度,保護氣體,透鏡焦長(cháng),焦點(diǎn)位置,激光束位置,焊接起始和終止點(diǎn)的激光功率漸升、漸降控制。
        3、激光深熔焊的特征:
        特征:(1)高的深寬比。因為熔融金屬?lài)?zhù)圓柱形高溫蒸汽腔體形成并延伸向工件,焊縫就變得深而窄。(2)最小熱輸入。因為源腔溫度很高,熔化過(guò)程發(fā)生得極快,輸入工件熱量極低,熱變形和熱影響區很小。(3)高致密性。因為充滿(mǎn)高溫蒸汽的小孔有利于熔接熔池攪拌和氣體逸出,導致生成無(wú)氣孔熔透焊接。焊后高的冷卻速度又易使焊縫組織微細化。(4)強固焊縫。(5)精確控制。(6)非接觸,大氣焊接過(guò)程。
        4、激光深熔焊的優(yōu)點(diǎn):(1)由于聚焦激光束比常規方法具有高得多的功率密度,導致焊接速度快,熱影響區和變形都較小,還可以焊接鈦、石英等難焊材料。(2)因為光束容易傳輸和控制,又不需要經(jīng)常更換焊炬、噴嘴,顯著(zhù)減少停機輔助時(shí)間,所以有荷系數和生產(chǎn)效率都高。(3)由于純化作用和高的冷卻速度,焊縫強,綜合性能高。(4)由于平衡熱輸入低,加工精度高,可減少再加工費用。另外,激光焊接的動(dòng)轉費用也比較低,可以降低生產(chǎn)成本。(5)容易實(shí)現自動(dòng)化,對光束強度與精細定位能進(jìn)行有效的控制。
        5、激光深熔焊設備:激光深熔焊通常選用連續波CO2激光器,這類(lèi)激光器能維持足夠高的輸出功率,產(chǎn)生“小孔”效應,熔透整個(gè)工件截面,形成強韌的焊接接頭。 就激光器本身而言,它只是一個(gè)能產(chǎn)生可作為熱源、方向性好的平行光束的裝置。如果把它導向和有效處理后射向工件,其輸入功率就具有強的相容性,使之能更好的適應自動(dòng)化過(guò)程。 為了有效實(shí)施焊接,激光器和其他一些必要的光學(xué)、機械以及控制部件一起共同組成一個(gè)大的焊接系統。這個(gè)系統包括激光器、光束傳輸組件、工件的裝卸和移動(dòng)裝置,還有控制裝置。這個(gè)系統可以是僅由操作者簡(jiǎn)單地手工搬運和固定工件,也可以是包括工件能自動(dòng)的裝、卸、固定、焊接、檢驗。這個(gè)系統的設計和實(shí)施的總要求是可獲得滿(mǎn)意的焊接質(zhì)量和高的生產(chǎn)效率。
        五、鋼鐵材料的激光焊接:
        1、碳鋼及普通合金鋼的激光焊接。 總的說(shuō),碳鋼激光焊接效果良好,其焊接質(zhì)量取決于雜質(zhì)含量。就象其它焊接工藝一樣,硫和磷是產(chǎn)生焊接裂紋的敏感因素。 為了獲得滿(mǎn)意的焊接質(zhì)量,碳含量超過(guò)0.25%時(shí)需要預熱。當不同含碳量的鋼相互焊接時(shí),焊炬可稍偏向低碳材料一邊,以確保接頭質(zhì)量。 低碳沸騰鋼由于硫、磷的含量高,并不適合激光焊接。低碳鎮靜鋼由于低的雜質(zhì)含量,焊接效果就很好。 中、高碳鋼和普通合金鋼都可以進(jìn)行良好的激光焊接,但需要預熱和焊后處理,以消除應力,避免裂紋形成。
        2、不銹鋼的激光焊接。 一般的情況下,不銹鋼激光焊接比常規焊接更易于獲得優(yōu)質(zhì)接頭。由于高的焊接速度熱影響區很小,敏化不成為重要問(wèn)題。與碳鋼相比,不銹鋼低的熱導系數更易于獲得深熔窄焊縫。
        3、不同金屬之間的激光焊接。 激光焊接極高的冷卻速度和很小的熱影響區,為許多不同金屬焊接融化后有不同結構的材料相容創(chuàng )造了有利條件?,F已證明以下金屬可以順利進(jìn)行激光深熔焊接:不銹鋼~低碳鋼,416不銹鋼~310不銹鋼,347不銹鋼~HASTALLY鎳合金,鎳電極~冷鍛鋼,不同鎳含量的雙金屬帶。
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