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激光焊接优缺点

日期: 2019-11-29
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激光焊接是利用高能量密度的激光束作为热源的一种高效精密焊接方法。激光焊接是激光材料加工技术应用的重要方面之一。20世纪70年代主要用于焊接薄壁材料和低速焊接,焊接过程属热传导型,即激光辐射加热工件表面,表面热量通过热传导向内部扩散,通过控制激光脉冲的宽度、能量、峰值功率和重复频率等参数,使工件熔化,形成特定的熔池。由于其独特的优点,已成功应用于微、小型零件的精密焊接中。

中国的激光焊接处于世界先进水平,具备了使用激光成形超过12平方米的复杂钛合金构件的技术和能力,并投入多个国产航空科研项目的原型和产品制造中。 2013年10月,中国焊接专家获得了焊接领域最高学术奖--布鲁克奖,中国激光焊接水平得到了世界的肯定。

优缺点:

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,机具的耗损及变形皆可降至最低;

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;

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。

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。

为了消除或减少激光焊接的缺陷,更好地应用这一优秀的焊接方法,提出了一些用其它热源与激光进行复合焊接的工艺,主要有激光与电弧、激光与等离子弧、激光与感应热源复合焊接、双激光束焊接以及多光束激光焊接等。此外还提出了各种辅助工艺措施,如激光填丝焊(可细分为冷丝焊和热丝焊)、外加磁场辅助增强激光焊、保护气控制熔池深度激光焊、激光辅助搅拌摩擦焊等。

 


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