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激光焊接步骤指南

日期:2015-12-15 来源:新加坡新特光电 点击数:

在激光焊接的发展初期,人们就认识到了激光焊接的应用前景。60年代已有许多激光系统被应用于电路板制造中的焊接和对电真空器件内部构件的焊接,以及其它常规技术难以满足可靠连接的特种焊接。但由于激光器功率的限制,直到70年代初激光焊接都仅局限于对较薄材料的焊接,焊接速度也较馒。70年代以后,高功率CO2激光器的出现,以及当时其它焊接技术的限制,促进了激光深熔焊接技术的迅速发展。由于激光深熔焊接技术具有许多独持的优点.因而在加工工业中获得了广泛的应用。与其它的焊接方法相比,激光焊接具有许多独特的优点

方法/步骤

激光焊接机是利用激光束作为热源的一种热加工工艺,它与电子束等离子束和一般机械加工相比较,具有许多优点。激光束的激光焦点光斑小,功率密度高,能焊接一些高熔点、高强度的合金材料。激光焊接是无接触加工,没有工具损耗和工具调换等问题。

激光焊接机热影响区小,材料变形小,无需后续工序处理。激光可通过玻璃焊接处于真空容器内的工件及处于复杂结构内部位置的工件。激光束易于导向、聚焦,实现各方向变换。激光焊接与电子束加工相比较,不需要严格的真空设备系统,操作方便。激光焊接生产效率高,加工质量稳定可靠,经济效益和社会效益好。

激光焊机用来封焊传感器金属外壳是一种最先进的加工工艺方法,主要基于激光焊接有以下特点高的深宽比。焊缝深而窄,焊缝光亮美观。最小热输入。由于功率密度高,熔化过程极快,输入工件热量很低,焊接速度快,热变形小,热影响区小。高致密性。焊缝生成过程中,熔池不断搅拌,气体易出,导致生成无气孔熔透焊缝。

焊后高的冷却速度又易使焊缝组织微细化,焊缝强度、韧性和综合性能高。强固焊缝。高温热源和对非金属组份的充分吸收产生纯化作用,降低了杂质含量,改变夹杂尺寸和其在熔池中的分布,焊接过程中无需电极或填充焊丝,熔化区受污染小,使焊缝强度、韧性至少相当于甚至超过母体金属。

精确控制。因为聚焦光斑很小,焊缝可以高精度定位,光束容易传输与控制,不需要经常更换焊炬、喷咀,显著减少停机辅助时间,生产效率高,光无惯性,还可以在高速下急停和重新启始。用自控光束移动技术则可焊复杂构件。

非接触、大气环境焊接过程。因为能量来自激光,工件无物理接触,因此没有力施加于工件。另磁和空气对激光都无影响。由于平均热输入低,加工精度高,可减少再加工费用,另外,激光焊接运转费用较低,从而可降低工件成本。容易实现自动化,对光束强度与精细定位能进行有效控制。

在激光焊接中一般需吹保护气体,它的作用有两个,一是保护光学元件免受焊接中溅出物的污染;二是在高功率激光焊接时吹散焊接过程中出现的等离子体屏蔽层。当激光焊接高反射率的材料时,通常将工件倾斜5度左右,以避免反射光直接返回激光光路而影响光束性。

一、激光焊接的基本方法激

1.热传导焊接

热传导焊接是指在一定的焊接速度下,当激光器的功率密度较低,不能使工件的温度达到熔点,而主要通过热传导效应进行焊接的方法。在热传导焊接中,激光能量只能被工件的表层所吸收,在激光进入工件微米量级的表层后,入射光强已趋近于牢,工件内部的加热是通过热传导方式进行的。当工件表面的温度达到材料的熔点后,工件表面即开始熔化,焊接过程开始,被焊接的工件通过熔化区连接起来。焊接通度主要由激光的功率密度和材料的热力学常数决定。热传导焊接是激光器功率较低时进行焊接的主要方法。

2.激光深熔焊接

激光深熔焊接是在高功率激光器研制成功以后出现的一种新型的焊接方法。当一束具有很高功率密度的激光束到达工件表面后,可以使材料表面汽化并形成一个充满金属蒸气的小孔。这种小孔一般为细长形,可深入材料内部,其孔深孔径比常达十倍以上,这种孔洞类似于光学上的黑体,进入孔洞内的光束由于多次反射吸收率急剧增加。

例如,对于一些高反射率的材料,在孔洞形成后对激光的吸收率会3%上升到98%以上。孔洞的周围被熔融区域所包围,熔融区域的宽度决定焊缝的宽度。随着激光束和孔洞在焊接方向的移动.被加工工件被熔化、焊接。这样的焊接过程称为激光深熔焊接。

在激光深熔焊接中,孔洞内的金属蒸气会吸收激光能量而变得越来越热,并形成等离子体。在孔洞内形成的这种等离子体会使金属蒸气电离。电离的气体中含有自由电子,会吸收激光能量甚至隔断光束。

形成等离子体的程度(即金属蒸气被电离的程度)取决十金属蒸气的温度,一旦温度高到使蒸气完全电离,材料对激光能量的吸收将会急剧下降。在激光深熔焊接过程中,如果激光器的功率很高而又没有使用辅助的保护气体,在强激光的作用下,金属焊接区表面的上方往往会产生等离子体屏蔽层。

在这种情况下,必须采取保护措施。常用的保护措施主要有两种:一种是使用保护气体吹散激光与工件作用点处反冲出的金届蒸气;另一种是使用可抑制金属蒸气电离的保护气体,以阻止等离子体的形成。