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激光焊接的基本注意事项

点击次数:89    更新时间:2020-12-31

在每个行业中,都在设计,重新设计或重新评估产品,以获得更好的材料或功能。zui终产品由许多组件组成,这些组件需要以某种方式结合在一起。这些连接方法之一是激光焊接机

激光焊接使用高强度光束来创建熔融焊池,以将材料融合在一起。这是一种非接触式工艺,相对于其他熔合工艺而言,热量输入低,加工速度高,并且一次通过即可产生较深的熔合区。


当然,为了充分利用所有这些好处并确保高质量,可重复的过程,制造商需要考虑将激光焊接与其他熔焊工艺相比如何。关节和夹具设计也起作用。与任何金属制造技术一样,明智的实施始于对过程基本原理的充分理解。


激光焊接101

激光焊接使用的光束聚焦到工件上的一个小点。从某种形式的介质中产生的光从激光源射出并开始发散。然后将其准直,以使光束平行且不会增长。从出口到准直表面的距离称为准直长度。光束保持准直状态,直到碰到聚焦表面。然后,光束变窄为沙漏形,直到聚焦到zui小点。从焦点表面到zui小点的距离称为焦距。焦点的大小由以下公式确定:纤维直径×焦距/准直长度=焦点直径


焦点直径在焦点区域的86%以内的距离称为焦点深度。如果焦点位置移到该区域之外,则预期处理结果将发生变化。焦距与准直长度之比越大,对于给定的光纤,焦深就越大。


与较小的纤维直径相比,较大的纤维具有较大的聚焦深度。较大的比率和纤维具有较大的斑点尺寸,这导致功率密度降低,因此穿透率降低。


激光焊接有两种形式:导热焊接和锁孔焊接。在热传导焊接中,激光束沿共同的接头熔化配合部分,熔融材料一起流动并固化形成焊缝。用于连接薄壁零件的热传导焊接使用脉冲或连续波固态激光器。


在热传导焊接中,能量仅通过热传导耦合到工件中。因此,焊接深度范围仅为十分之几毫米至1毫米。材料的导热性限制了zui大焊接深度,并且焊接宽度始终大于其深度。导热激光焊接用于设备外壳可见表面的角焊以及电子产品中的其他应用。


锁孔焊接需要极高的功率密度,约为每平方厘米1兆瓦。它用于需要深层焊接或必须同时焊接几层材料的应用中。


在此过程中,激光束不仅会熔化金属,还会产生蒸汽。耗散的蒸气将压力施加到熔融金属上并部分置换。同时,材料继续熔化。结果是一个深的,狭窄的,充满蒸汽的孔或锁孔,被熔融金属包围。


当激光束沿着焊接接头前进时,锁孔随其移动穿过工件。熔融金属在小孔周围流动并在小孔中凝固。这样就产生了具有均匀内部结构的深而窄的焊缝。焊接深度可能超过焊接宽度的10倍。熔融材料几乎完全吸收了激光束,从而提高了焊接过程的效率。锁孔中的蒸气也吸收激光并被部分电离。这导致形成等离子体,等离子体也将能量注入到工件中。结果,深穿透焊接的特点是效率高,焊接速度快。得益于高速,热影响区(HAZ)很小,变形最小。


熔焊比较

与其他工艺相比,激光焊接在一次通过中可提供zui高的焊接质量,zui低的热量输入和zui高的熔深。它具有zui高范围的材料组合和零件几何形状之一,具有极高的可控制性和可重复性,并且是最容易实现自动化的一种。所有这些都允许进行新的接头设计,并且零件的焊接后加工少,从而可以提高生产率。


激光焊接还具有zui高的初始投资,工具成本和焊接接头装配要求之一,在选择激光焊接作为生产过程的连接方法时必须考虑这些因素。



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