詳細介紹
激光焊接是激光加工材料加工技術應用的重要方面之一。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型,即激光輻射加熱工件表面,表面熱量通過熱傳導向內部擴散,通過控制激光脈沖的寬度、能量、峰值功率和重復頻率等參數,使工件熔化,形成特定的熔池。由于激光焊接作為一種高質量、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、粉末冶金、生物醫學微電子行業等領域的應用越來越廣。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、復合焊接、激光焊接現象及小孔行為、焊接缺陷發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,焊接現象建模與數值模擬,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,金屬吸收激光轉化為熱能使金屬熔化后冷卻結晶形成焊接。 1.1熱傳導焊接當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,將光能轉化為熱能而加熱熔化,材料表面層的熱以熱傳導的方式繼續向材料深處傳遞,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,材料吸收光能轉化為熱能,材料被加熱熔化至汽化,產生大量的金屬蒸汽,在蒸汽退出表面時產生的反作用力下,使熔化的金屬液體向四周排擠,形成凹坑,隨著激光的繼續照射,凹坑穿人更深,當激光停止照射后,凹坑周邊的熔液回流,冷卻凝固后將兩焊件焊接在—起。
2.激光焊接的應用領域
2.1制造業應用 激光拼焊(TailoredBlandLaserWelding)技術在 國外轎車制造中得到廣泛的應用,據統計,2000年范圍內剪裁坯板激光拼焊生產線超過100條,年產轎車構件拼焊坯板7000萬件,并繼續以較高速度增長。國內生產的引進車型Passat,Buick,Audi等也采用了一些剪裁坯板結構。日本以CO2激光焊代替了閃光對焊進行制鋼業軋鋼卷材的連接,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粉末冶金領域隨著科學技術的不斷發展,許多工業技術上對材料特殊要求,應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點,在某些領域如汽車、飛機、工具刃具制造業中正在取代傳統的冶鑄材料,隨著粉末冶金材料的日益發展,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用受到限制。在八十年代初期,激光焊以其*的優點進入粉末冶金材料加工領域,為粉末冶金材料的應用開辟了新的前景,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,由于結合強度低,熱影響區寬特別是不能適應高溫及強度要求高而引起釬料熔化脫落。
王生