㈠ 激光焊接的优缺点
激光焊接的优缺点
激光焊接的优缺点, 近年来,经过研究人员不断的探索和创新,激光焊接在这个社会运用很广,之所以可以被广泛的应用,肯定是有其优势所在,但有优势就有劣势,下面来看看激光焊接的优缺点吧。
优点
1、聚焦后的激光束具有很高的功率密度,加热速度快,可实现深熔焊和高速焊。由于激光加热范围小,在同等功率和焊接厚度条件下,焊接速度快、热影响区小、焊接应力和变形小。
2、激光能发射、透射,能在空间传播相当距离而衰减很小,可进行远距离或一些难以接近部位的焊接;激光可通过光导纤维、棱镜等光学方法弯曲传输、偏转、聚焦,特别适合于微型零件、难以接近的部位或远距离的焊接。
3、一台激光器可供多个工作台进行不同的工作,既可用于焊接,也可用于切割、合金化和热处理,一机多用。
4、激光在大气中损耗不大,可以穿过玻璃等透明物体,适合于在玻璃制成的密封容器里焊接被合金等剧毒材料;激光不受电磁场影响,不存在X射线防护,也不需要真空保护。
5、可以焊一般焊接方法难以焊接的材料,如高熔点金属等,甚至可用于非金属材料的焊接,如陶瓷、有机玻璃:焊后无需热处理,适合于某些对热输入敏感材料的焊接。
缺点
激光焊接虽然有上述诸多优点,但是在实际应用中人们也发现了激光焊接的许多不足之处:
1、 等离子屏蔽问题。在激光焊接中母材受热熔化、汽化形成深熔小孔时,孔中充满金属蒸汽,金属气体与激光作用形成等离子云。等离子云吸收和反射性很强,降低金属材料对激光的吸收率,使激光的能量利用率降低。此外等离子云强烈时还可能对激光产生负透镜效应,严重影响激光束的聚焦效果。
2、 桥接性差,焊缝装夹精度要求高。激光光斑直径很小,热作用区小,桥接能力很差,对焊缝接头对准的平整度和精度要求很高。采用激光焊接时焊缝的缝隙宽度不能大于0、2mm,否则激光透过缝隙太多,能量损失很大。
同时接头两侧平整度太差时会发生焊接错位,将严重影响焊接质量。这一方面对激光接头的准备提出了很高的要求,另一方面要求装夹精确,对装夹的技术要求高,这都增加了工艺要求和焊接成本。在工业适用化上的技术难度较大。
3、 焊缝的硬度高,焊接热裂纹倾向大。激光焊接时功率密度很大,热作用区域很小,而热输入量小,所以焊接区域会产生很高的峰值温度和温度梯度,焊缝熔化金属快速凝固收缩,这会带来两方面的影响:
一是焊缝的硬度很高,有时可能大大高于母材,这在诸如船舶等特殊工业中的应用有所限制;二是对于某些金属零件特别是经过深加工后存在高机械应力的金属焊接后工件热裂纹倾向大。
4、 凹陷及气孔问题。激光焊接过程一般不采用添加填充材料,由于母材端面存在间隙、深熔小孔内金属受热汽化,焊接后焊缝处有时会存在凹陷。焊速高时焊接所形成的金属蒸气来不及从焊缝里跑出,残留在快速熔化凝固后的焊缝里,也会形成气孔。
5、 对高反射金属如铝、铜等的焊接十分困难。铝铜及其合金对激光的反射非常高,起始的反射率高达90%以上,激光能量大部分被反射,难以形成深熔焊的小孔。
6、 采用激光焊接一个很致命的缺点是焊接设备成本很高,同时激光器的能量利用率低,以激光器为例总效率小于20%。而且大功率激光器运行时对昂贵的He气消耗巨大,生产成本也增加很大。
但是激光焊接的熔深并非与激光功率成正比的增长,以低碳钢焊接为例,焊接熔深大概与功率的Ɔ、 6次方成正比。在20KW的激光功率下,熔深最大为15-20mm,功率达到90KW时最大熔深也只有45mm。
其主要原因是:
1、 熔深再增大时焊口侧壁的熔化金属会跨接起来,阻碍激光通过;
2、高功率激光焊接时将产生大量的等离子体,而去除等离子体也越来越困难,对激光的屏蔽也越来越严重。激光器的输出镜由于温度的升高而产生应变,聚光性能也会越来越差,尤其在长时间使用时影响更是巨大。
激光焊接与其它焊接技术相比,激光焊接的主要优点是:
1、速度快、深度大、变形小。
2、能在室温或特殊条件下进行焊接,焊接设备装置简单。例如,激光通过电磁场,光束不会偏移;激光在真空、空气及某种气体环境中均能施焊,并能通过玻璃或对光束透明的材料进行焊接。
3、可焊接难熔材料如钛、石英等,并能对异性材料施焊,效果良好。
4、激光聚焦后,功率密度高,在高功率器件焊接时,深宽比可达5:1,最高可达10:1。
5、可进行微型焊接。激光束经聚焦后可获得很小的光斑,且能精确定位,可应用于大批量自动化生产的微、小型工件的组焊中。(最小光斑可以到0、1mm)
6、可焊接难以接近的部位,施行非接触远距离焊接,具有很大的灵活性。尤其是近几年来,在YAG激光加工技术中采用了光纤传输技术,及光纤连续激光器的普及使激光焊接技术获得了更为广泛的推广和应用,更便于自动化集成。
7、激光束易实现光束按时间与空间分光,能进行多光束同时加工及多工位加工,为更精密的焊接提供了条件。
但是,激光焊接也存在着一定的局限性:
1、要求焊件装配精度高,且要求光束在工件上的位置不能有显着偏移。这是因为激光聚焦后光斑尺雨寸小,焊缝窄,为加填充金属材料。若工件装配精度或光束定位精度达不到要求,很容易造成焊接缺憾。
2、激光器及其相关系统的成本较高,一次性投资较大。
激光焊接机优缺点是什么
1、激光焊接机激光焊接模式
激光焊接可分为导热焊接和深熔焊接。前一种热量通过热传导扩散到工件内部,只有焊缝表面熔化。工件内部未完全穿透,基本上不发生汽化,主要用于低速薄壁。材料的焊接;后者不仅完全穿透材料,而且蒸发材料以形成大量的等离子体。由于大的热量,在熔池的前端发生锁孔现象。
深穿透焊接可以彻底穿透工件。具有高输入能量和快速焊接速度,是最广泛使用的激光焊接模式。
2、激光焊接的焊缝形状和微观结构
由于激光产生的光斑尺寸较小,焊缝周围的热影响区比普通焊接工艺小得多,激光焊接一般不需要填充金属,因此焊缝表面是连续均匀的,外表很美。诸如孔隙和裂缝之类的表面缺陷非常适用于焊缝轮廓至关重要的应用。尽管聚焦区域相对较小,但激光束的能量密度很大(通常为103至108W/cm2)。
在焊接过程中,金属被非常快速地加热和冷却。熔池周围的温度梯度相对较大,因此接合强度通常高于基底金属的接合强度。相反,关节可塑性相对较低。目前,双焦点技术或复合焊接技术可以提高接头质量。
3、激光焊接的优缺点
激光焊接如此受重视的原因在于其独特的优势:
1、激光焊接可以实现高质量的接头强度和大的纵横比,焊接速度更快。
2、由于激光焊接不需要真空环境,因此可以通过透镜和光纤实现远程控制和自动化生产。
3、激光具有较大的功率密度,对难以焊接的材料(如钛,石英等)具有良好的焊接效果,可焊接不同性能的材料。
当然,激光焊接也有缺点:
1、激光和焊接系统部件较贵,因此初期投资和维护成本高于传统焊接工艺,经济效益差。
2、由于固体材料对激光的吸收率低,特别是在等离子体出现后(等离子体对激光具有吸收效应),激光焊接的转换效率通常较低(通常为5%至30%)。
3、由于激光焊接焦点小,工件接头设备精度高,设备偏差小,加工误差大。
随着激光焊接的普及和激光器的商业化生产,激光设备的价格大幅下降。高功率激光器的发展以及新型复合焊接方法的开发和应用也改善了激光焊接转换效率的缺点。
据信,在不久的将来,激光焊接将逐步取代传统的焊接工艺(如电弧焊和电阻焊)。成为工业焊接的主要方式。作为一种新型材料,不锈钢由于其耐腐蚀性和可成形性而被广泛应用于航空航天,汽车零部件等领域。
激光焊接在不锈钢中的应用占有非常重要的地位,特别是在汽车工业中,车身全部通过焊接连接。
但是,由于诸多因素,不锈钢板焊接存在变形问题,控制难度大,不利于相关领域的可持续发展。因此,加强对不锈钢板激光焊接变形的研究具有重要意义。
焊接变形的危害及影响焊接变形的主要因素
影响焊接变形的主要因素是焊接电流,脉冲宽度和频率。随着焊接电流的增加,焊缝宽度增大,飞溅现象逐渐发生,导致焊缝表面氧化变形,并伴有粗糙感;当脉冲宽度达到一定水平时,脉冲宽度增加,使焊接接头的强度增加。
材料表面上的传热能量消耗也增加。蒸发导致液体溅出熔池,导致焊点的横截面积小,从而影响接头强度。
焊接频率对不锈钢板焊接变形的影响与钢板的厚度密切相关。对于0、5mm不锈钢板,当频率达到2Hz时,焊接重叠率较高;当频率达到5Hz时,焊缝严重烧伤,热影响区域变宽,变形大。可以看出,加强焊接变形的有效控制势在必行。
㈡ 激光焊接的优点
激光焊接与其它焊接技术相比,激光焊接的主要优点是:
1、速度快、深度大、变形小。
2、能在室温或特殊条件下进行焊接,焊接设备装置简单。例如,激光通过电磁场,光束不会偏移;激光在真空、空气及某种气体环境中均能施焊,并能通过玻璃或对光束透明的材料进行焊接。
3、可焊接难熔材料如钛、石英等,并能对异性材料施焊,效果良好。
4、激光聚焦后,功率密度高,在高功率器件焊接时,深宽比可达5:1,最高可达10:1。
5、可进行微型焊接。激光束经聚焦后可获得很小的光斑,且能精确定位,可应用于大批量自动化生产的微、小型工件的组焊中。(最小光斑可以到0.1mm)
6、可焊接难以接近的部位,施行非接触远距离焊接,具有很大的灵活性。尤其是近几年来,在YAG激光加工技术中采用了光纤传输技术,及光纤连续激光器的普及使激光焊接技术获得了更为广泛的推广和应用,更便于自动化集成。
7、激光束易实现光束按时间与空间分光,能进行多光束同时加工及多工位加工,为更精密的焊接提供了条件。
但是,激光焊接也存在着一定的局限性:
1、要求焊件装配精度高,且要求光束在工件上的位置不能有显着偏移。这是因为激光聚焦后光斑尺雨寸小,焊缝窄,为加填充金属材料。若工件装配精度或光束定位精度达不到要求,很容易造成焊接缺憾。
2、激光器及其相关系统的成本较高,一次性投资较大。
㈢ 激光焊接的优缺点
优点:
速度快、深度大、变形小。
能在室温或特殊条件下进行焊接,焊接设备装置简单。例如,激光通过电磁场,光束不会偏移;激光在真空、空气及某种气体环境中均能施焊,并能通过玻璃或对光束透明的材料进行焊接。
可焊接难熔材料如钛、石英等,并能对异性材料施焊,效果良好。
激光聚焦后,功率密度高,在高功率器件焊接时,深宽比可达5:1,最高可达10:1。
可进行微型焊接。激光束经聚焦后可获得很小的光斑,且能精确定位,可应用于大批量自动化生产的微、小型工件的组焊中。
缺点:
要求焊件装配精度高,且要求光束在工件上的位置不能有显着偏移。这是因为激光聚焦后光斑尺雨寸小,焊缝窄,为加填充金属材料。若工件装配精度或光束定位精度达不到要求,很容易造成焊接缺憾。
激光器及其相关系统的成本较高,一次性投资较大。
㈣ 激光焊接机主要应用的领域有哪些有什么优势吗
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。高功率CO2及高功率YAG激光器的出现,开辟了激光焊接的新领域。获得了以小孔效应为理论基础的深熔焊接,在机械、汽车、钢铁等工业领域获得了日益广泛的应用。
与其它焊接技术相比,激光焊接的主要有以下几个优点:
1、速度快、深度大、变形小
2、可焊接难熔材料如钛、石英等,并能对异性材料施焊,效果良好。
3、可进行微型焊接。激光束经聚焦后可获得很小的光斑,且能精确定位,可应用于大批量自动化生产的微、小型工件的组焊中。
4、能在室温或特殊条件下进行焊接,焊接设备装置简单。例如,激光通过电磁场,光束不会偏移;激光在真空、空气及某种气体环境中均能施焊,并能通过玻璃或对光束透明的材料进行焊接。
5、激光聚焦后,功率密度高,在高功率器件焊接时,深宽比可达5:1,最高可达10:1。
6、激光束易实现光束按时间与空间分光,能进行多光束同时加工及多工位加工,为更精密的焊接
7、可焊接难以接近的部位,施行非接触远距离焊接,具有很大的灵活性。尤其是近几年来, 在YAG激光加工技术中采用了光纤传输技术,使激光焊接技术获得了更为广泛的推广和应用。
㈤ 激光焊机的优缺点适用于哪些领域
激光焊机针对模具和金属工件的磨损、划伤、针孔、裂纹、缺损变形、硬度降低、砂眼等缺陷进行沉积、封孔、补平等修复功能。
主要优点:
1.速度快、深度大、变形小。
2.能在室温或特殊条件下进行焊接,焊接设备装置简单。例如,激光通过电磁场,光束不会偏移;激光在真空、空气及某种气体环境中均能施焊,并能通过玻璃或对光束透明的材料进行焊接。
3.可焊接难熔材料如钛、石英等,并能对异性材料施焊,效果良好。
4.激光聚焦后,功率密度高,在高功率器件焊接时,深宽比可达5:1,最高可达10:1。
5.可进行微型焊接。激光束经聚焦后可获得很小的光斑,且能精确定位,可应用于大批量自动化生产的微、小型工件的组焊中。
6.可焊接难以接近的部位,施行非接触远距离焊接,具有很大的灵活性。尤其是近几年来,在YAG激光加工技术中采用了光纤传输技术,使激光焊接技术获得了更为广泛的推广和应用。
7.激光束易实现光束按时间与空间分光,能进行多光束同时加工及多工位加工,为更精密的焊接提供了条件
激光焊接在工业中的应用
(1)激光焊接在国外汽车工业中的应用
1) 白车身激光焊接
汽车工业中的在线激光焊接大量用在白车身冲压零件的装配和连接上。主要应用包括车顶盖激光焊、行李箱盖激光钎焊及车架激光焊接。
另一项比较重要的车身激光焊接应用,是车身结构件(包括车门、车身侧围框架及立柱等)的激光焊接。采用激光焊的原因是可提高车身强度,并可解决一些部位难以实施常规电阻点焊的难题。
2) 不等厚激光拼焊板
车身制造采用不等厚激光拼焊板可减轻车身重量、减少零件数量、提高安全可靠性及降低成本。
3) 齿轮及传动部件焊接
20世纪80年代末,克莱斯勒公司的Kokomo分公司购进九台6kWCO2激光器,用于齿轮激光焊接,生产能力提高40%。90年代初,美国三大汽车公司投入40多台激光器用于传动部件焊接。奔驰公司经研究利用激光焊接代替电子束焊接,因为前者焊缝热影响区小。美国福特汽车公司用4。7kWCO2激光器焊接车轮钢圈,钢圈厚1mm,焊接速度为2。5m/min。该公司还采用带有视觉系统的激光焊接机,将六根轴与锻压出来的齿轮焊在一起,成为轿车自动变速器的齿轮架部件,生产率为200件/h。
(2) 光纤激光焊在造船及海洋工程方面的应用
许多轮船都是先制造出许多独立的局部组件结构单元,再在水中的船台上一个个进行组装。采用激光焊技术制造海洋建筑物局部组件非常合适,因为它结合了焊接切割自动化技术与激光技术。与弧焊方法相比,采用该技术可以大大提高生产率。
造船中,采用光纤激光技术,可以无需进行焊接边缘预处理和焊前或焊后热处理就能将部件焊接在一起。与弧焊相比,激光焊的焊接接头窄,热影响区小,而且没有传统弧焊方法中出现的由于弧吹或电极磨损引起的焊接缺陷。所以,接头采用光纤激光焊,可以实现新的焊接结构设计,这在以前是不可能实焊接接头比弧焊焊接接头更加经济, 质量更好。
(3) 激光焊在飞机制造中的应用
激光束焊具有能量密度高,热影响区小,空间位置转换灵活,可在大气环境下焊接,焊接变形极小等优点。它主要应用于飞机大蒙皮的拼接以及蒙皮与长桁的焊接,以保证气动面的外形公差。另外在机身附件的装配中也大量使用了激光束焊接技术,如腹鳍和襟翼的翼盒,结构不再是应用内肋条骨架支撑结构和外加蒙皮完成,而是应用了先进的钣金成形技术后,采闲激光焊接技术在三维空间完成焊接拼合,不仅产品质量好,生产效率高,而且工艺再现性好,减重效果明显。
激光焊也多见于薄壁零件的制造中,如进气道、波纹管、输油管道、变截面导管和异型封闭件。这些零件的传统焊接方法多采用微弧等离子弧焊,或者是小电流钨极氩弧焊。随着钛合金材料的大量使用,即便采用了这些低线能量的焊接技术,仍然由于薄壁材料引起的焊接变形超出公差范围和焊接缺陷的无法修复等原因,导致传统焊接工艺面临淘汰的命运。激光束焊接配以局部保护措施,非常适合焊接薄壁钛合金壳体零件。
(4)复合激光焊的应用
复合激光焊技术结合了激光焊和传统气体保护焊(GMAW)两者的优点,激光焊能在较小的热输入量和小的焊接热影响区(HAZ)情况下获得较大的熔深;所附加的气保焊(GMAW)可以大大扩展接头根部间隙的大小,改善表面状态和杂质的允许量;提高根部间隙填充和成形质量以及加强对焊接冶金的控制。
(5) 激光焊在医学上的应用
激光焊是用激光来加热, 所以它可以穿透透明介质, 能够焊到透明介质容器的里边去。这是其他焊接方法难以做到的。这种方法也被利用到医学里边,比方讲我们有些患者视网膜脱落,视网膜是在眼球的后面,视网膜脱落以后眼睛就会失明。利用激光的办法,透过眼球焊到眼球后面,把这个视网膜和眼球焊起来。这个已经是很成功的手术了;
㈥ 激光焊接原理
激光焊接原理是激光辐射加热待加工表面,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、峰功率和重复频率等激光参数,使工件熔化,形成特定的熔池。
激光深熔焊接一般采用连续激光光束完成材料的连接,其冶金物理过程与电子束焊接极为相似,即能量转换机制是通过“小孔”(Key-hole)结构来完成的。在足够高的功率密度激光照射下,材料产生蒸发并形成小孔。
这个充满蒸气的小孔犹如一个黑体,几乎吸收全部的入射光束能量,孔腔内平衡温度达2500 0C左右,热量从这个高温孔腔外壁传递出来,使包围着这个孔腔四周的金属熔化。小孔内充满在光束照射下壁体材料连续蒸发产生的高温蒸汽,小孔四壁包围着熔融金属,液态金属四周包围着固体材料。
而在大多数常规焊接过程和激光传导焊接中,能量首先沉积于工件表面,然后靠传递输送到内部。孔壁外液体流动和壁层表面张力与孔腔内连续产生的蒸汽压力相持并保持着动态平衡。
(6)为什么工业化用激光焊接扩展阅读
工艺参数:
(1)功率密度。 功率密度是激光加工中最关键的参数之一。采用较高的功率密度,在微秒时间范围内,表层即可加热至沸点,产生大量汽化。
因此,高功率密度对于材料去除加工,如打孔、切割、雕刻有利。对于较低功率密度,表层温度达到沸点需要经历数毫秒,在表层汽化前,底层达到熔点,易形成良好的熔融焊接。因此,在传导型激光焊接中,功率密度在范围在10^4~10^6W/CM^2。
(2)激光脉冲波形。 激光脉冲波形在激光焊接中是一个重要问题,尤其对于薄片焊接更为重要。当高强度激光束射至材料表面,金属表面将会有60~98%的激光能量反射而损失掉,且反射率随表面温度变化。在一个激光脉冲作用期间内,金属反射率的变化很大。
(3)激光脉冲宽度。 脉宽是脉冲激光焊接的重要参数之一,它既是区别于材料去除和材料熔化的重要参数,也是决定加工设备造价及体积的关键参数。
㈦ 什么情况下能用到激光焊接设备
近些年来激光焊接设备的应用可谓是包含了各大领域,电子工业、材料炼金、汽车工业这些行业几乎都会使用到激光焊接设备,激光焊接设备的优点在于能量集中、适用性高、无污染、焊点小、可焊接材料广、焊接高效高速等,那么什么情况下能用到激光焊接设备?
一、有些难以接近的部位需要用到激光焊接设备
可焊接难以接近的部位,实施非接触远间隔焊接,具有很大的灵敏性。特别是近几年来,在YAG激光加工技术中采用了光纤传输技术,使激光焊接技术取得了更为普遍的推行和应用。
二、对焊缝有要求的产品
对焊缝有要求的产品采用激光焊接设备进行焊接不仅焊缝小,而且不需要焊料。
三、自动化高的产品
这种情况下激光焊接设备进行焊接可以手动编程,路径自动。
四、在室温或特殊条件下的产品
能在室温或特殊条件下停止焊接,激光焊接设备安装简单。例如,激光经过电磁场,光束不会偏移;激光在真空、空气及某种气体环境中均能施焊,并能经过玻璃或对光束透明的资料停止焊接。
如今的激光焊接设备种类越来越多,各种各样的新产品层出不穷,焊接工艺的发展,带动了激光焊接设备的更新换代,根据不同的材料和工艺要求,选择对应的激光焊接设备也是我们在选择的时候需要考虑的一个非常重要的问题。相信在不久的将来,有更多更好的激光焊接设备出现在我们的视野中
㈧ 激光焊接的优点和缺点
激光焊接的优点和缺点
激光焊接的优点和缺点,相信大家在生活中都会见过很多的焊接方法,那么大家也多多少少了解过激光焊接在生活中的作用,其实激光焊接的作用不仅大,对比普通的焊技术有很多的优点,下面是激光焊接的优点和缺点。
优点:
速度快、深度大、变形小。
能在室温或特殊条件下进行焊接,焊接设备装置简单。例如,激光通过电磁场,光束不会偏移;激光在真空、空气及某种气体环境中均能施焊,并能通过玻璃或对光束透明的材料进行焊接。
可焊接难熔材料如钛、石英等,并能对异性材料施焊,效果良好。
激光聚焦后,功率密度高,在高功率器件焊接时,深宽比可达5:1,最高可达10:1。
可进行微型焊接。激光束经聚焦后可获得很小的光斑,且能精确定位,可应用于大批量自动化生产的微、小型工件的组焊中。
缺点:
要求焊件装配精度高,且要求光束在工件上的位置不能有显着偏移。这是因为激光聚焦后光斑尺雨寸小,焊缝窄,为加填充金属材料。若工件装配精度或光束定位精度达不到要求,很容易造成焊接缺憾。
激光器及其相关系统的成本较高,一次性投资较大。
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。是激光材料加工技术应用的重要方面之一。一般采用连续激光光束完成材料的连接,其冶金物理过程与电子束焊接极为相似,即能量转换机制是通过“小孔”(Key-hole)结构来完成的。
孔腔内平衡温度达2500 0C左右,热量从这个高温孔腔外壁传递出来,使包围着这个孔腔四周的金属熔化。小孔内充满在光束照射下壁体材料连续蒸发产生的高温蒸汽,光束不断进入小孔,小孔外的材料在连续流动,随着光束移动,小孔始终处于流动的稳定状态。熔融金属充填着小孔移开后留下的空隙并随之冷凝,焊缝于是形成。
激光焊接的好处优点
① 采用激光焊接可以获得高质量的接头强度和较大的深宽比,且焊接速度比较快。
② 由于激光焊接不需真空环境, 因此通过透镜及光纤, 可以实现远程控制与自动化生产。
③ 激光具有较大的'功率密度, 对难焊材料如钛、石英等有较好的焊接效果,并能对不同性能材料施焊。
④ 可进行微型焊接。激光束经聚焦后可获得很小的光斑,且能精确定位,可应用于大批量自动化生产的微、小型工件的组焊中。
激光焊接的缺点
① 激光器及焊接系统各配件的价格较为昂贵, 因此初期投资及维护成本比传统焊接工艺高,经济效益较差。
② 由于固体材料对激光的吸收率较低, 特别是在出现等离子体后(等离子体对激光具有吸收作用、, 因此激光焊接的转化效率普遍较低(通常为5%~30%、。
③ 由于激光焊接的聚焦光斑较小,对工件接头的装备精度要求较高, 很小的装备偏差就会产生较大的加工误差。
激光焊接对人有害吗?
焊接机发出的激光的不可见性和能量太高,非专业人员别去接触激光源,否则很危险。另外激光也属于电磁波,但是焊机用的激光波长都很大,所以没有紫外线之类短波长光波的辐射危害。
焊接过程中会产生许多气体,但大多是惰性气体,没啥毒性,但也要看焊接材料的不同区别对待,最好做好防护措施,减少气体吸入。
焊接机发出的激光几乎没有辐射危害,但是焊接过程中会有电离辐射和受激辐射,最好在焊接过程中远离焊接部位。这种被诱发的辐射这种不乏短波,而且对眼睛,身体影响不小,最好远离焊点。近距离作业要尽量做好防护措施如佩戴呼吸护具,穿辐射防护服,带眼罩。
优点
1、聚焦后的激光束具有很高的功率密度,加热速度快,可实现深熔焊和高速焊。由于激光加热范围小,在同等功率和焊接厚度条件下,焊接速度快、热影响区小、焊接应力和变形小。
2、激光能发射、透射,能在空间传播相当距离而衰减很小,可进行远距离或一些难以接近部位的焊接;激光可通过光导纤维、棱镜等光学方法弯曲传输、偏转、聚焦,特别适合于微型零件、难以接近的部位或远距离的焊接。
3、一台激光器可供多个工作台进行不同的工作,既可用于焊接,也可用于切割、合金化和热处理,一机多用。
4、激光在大气中损耗不大,可以穿过玻璃等透明物体,适合于在玻璃制成的密封容器里焊接被合金等剧毒材料;激光不受电磁场影响,不存在X射线防护,也不需要真空保护。
5、可以焊一般焊接方法难以焊接的材料,如高熔点金属等,甚至可用于非金属材料的焊接,如陶瓷、有机玻璃:焊后无需热处理,适合于某些对热输入敏感材料的焊接。
缺点
1、等离子屏蔽问题。在激光焊接中母材受热熔化、汽化形成深熔小孔时,孔中充满金属蒸汽,金属气体与激光作用形成等离子云。等离子云吸收和反射性很强,降低金属材料对激光的吸收率,使激光的能量利用率降低。此外等离子云强烈时还可能对激光产生负透镜效应,严重影响激光束的聚焦效果。
2、桥接性差,焊缝装夹精度要求高。激光光斑直径很小,热作用区小,桥接能力很差,对焊缝接头对准的平整度和精度要求很高。采用激光焊接时焊缝的缝隙宽度不能大于0.2mm,否则激光透过缝隙太多,能量损失很大。同时接头两侧平整度太差时会发生焊接错位,将严重影响焊接质量。
这一方面对激光接头的准备提出了很高的要求,另一方面要求装夹精确,对装夹的技术要求高,这都增加了工艺要求和焊接成本。在工业适用化上的技术难度较大。
3、焊缝的硬度高,焊接热裂纹倾向大。激光焊接时功率密度很大,热作用区域很小,而热输入量小,所以焊接区域会产生很高的峰值温度和温度梯度,焊缝熔化金属快速凝固收缩,这会带来两方面的影响:一是焊缝的硬度很高,有时可能大大高于母材,这在诸如船舶等特殊工业中的应用有所限制;二是对于某些金属零件特别是经过深加工后存在高机械应力的金属焊接后工件热裂纹倾向大。
㈨ 激光无缝焊接的好处
(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。
(9)为什么工业化用激光焊接扩展阅读
激光焊接机技术广泛被应运在汽车、轮船、飞机、高铁等高精制造领域,给人们的生活质量带来了重大提升,更是引领家电行业进入了精工时代。
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。
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。
3、汽车工业。
20世纪80年代后期,千瓦级激光成功应用于工业生产,而今激光焊接生产线已大规模出现在汽车制造业,成为汽车制造业突出的成就之一。
意大利菲亚特在大多数钢板组件的焊接装配中采用了激光焊接,日本的日产、本田和丰田汽车公司在制造车身覆盖件中都使用了激光焊接和切割工艺,高强钢激光焊接装配件因其性能优良在汽车车身制造中使用得越来越多,根据美国金属市场统计,至2002年底,激光焊接钢结构的消耗将达到70000t比1998年增加3倍。