⑴ 激光-电弧复合焊接的原理是什么
激光复合焊接技术中应用较多的是激光-电弧复合焊接技术,主要目的是有效的利用电弧能量,在较小的激光功率条件下获得较大的熔深,同时提高激光焊接对接头间隙的适应性,降低激光焊接的装配精度,实现高效率、高质量的焊接过程。
例如,激光焊与TIG/MIG电弧组成的激光-TIG/MIG复合焊,可实现大熔深焊接,同时热输入比TIG/MIG电弧大为减小。激光与电弧联合应用进行焊接有两种方式。一是沿焊接方向,激光与电弧间距较大,前后串联排布,两者作为独立的热源作用于工件,主要是利用电弧热源对焊缝进行预热或后热,达到提高激光吸收率、改善焊缝组织性能的目的。二是激光与电弧共同作用于熔池,焊接过程中,激光与电弧之间存在相互作用和能量的耦合,也就是我们通常所说的激光-电弧复合热焊接。
单独使用激光焊时,由于等离子体的吸收与工件反射,能量利用率低。母材处于固态时对激光的吸收率很低,而熔化后对激光的吸收率可高达50%~100%。激光与电弧复合焊接时,TIG或MIG电弧先将母材熔化,紧接着用激光照射熔融金属,提高母材对激光的吸收率,可以有效利用电弧能量,降低激光功率。这就意味着可以减少激光设备的投资,降低生产成本。
⑵ 激光复合焊接的技术要领
一,概述
激光(Laser)是利用辐射激发光放大原理而产生一种单色、方向性强、光亮度大的光束经透射或反射镜聚焦后获得高密度功率的能束。它可用于焊接、切割和材料表面处理的热源。激光焊(LW)是利用高能量密度的激光束作为热源的一种高效精密的焊接方法。按照激光发生器工作性质的不同激光分为固体、液体、气体、半导体等激光;按照激光对工件的作用和激光器输出能量的不同激光焊可分为连续激光焊和脉冲激光焊;按照激光聚焦后光斑作用在工件上的功率密度激光焊可分为传热焊(熔透焊)和深熔焊(锁孔焊、穿孔焊、小孔焊)。
激光焊机主要由激光器(核心部分,目前主要是YAG固体激光器和CO2气体激光器)、光束传输和聚焦系统、焊炬、工作台、电源和控制装置、气源、水源、操作盘数控装置等组成。目前常见激光焊机的型号有:HH200~500、XHY-LF200~3000、NJH-30、JKg、DH-WM01、GD-10-1等等。主要应用在航空、电子议表、机械、汽车、医疗、食品、核能等领域。
激光焊有其显著的优点:具有很高功率密度(10³W/cm²),可小孔焊和高速焊;激光能发射、透射,能通过光纤、棱镜等光学方法弯曲传输、偏转、聚焦,特别适于微型另件、难以接近的部位或远距离的焊接;一台激光器可供多个工作台进行不同的工作(焊接、切割、合金化、热处理等);激光可穿过玻璃等透明物体,适于在玻璃制成的密封容器内焊接铍合金等剧毒材料;激光不受电磁场影响,没有X射线;激光在大气中损耗不大,也不需要真空保护;除了能焊接碳钢、低合金钢、不锈钢、硅钢、铝、钛等有色金属,在一定条件下,铜-镍、镍-钛、铜-钛、钛-钼、黄铜-铜、低碳钢-铜、不锈钢-铜等异种金属材料可进行激光焊,也可以焊接金属与陶瓷、玻璃、复合材料等非金属,对于高熔点金属、非金属材料(陶瓷、有机玻璃等)、对热输入敏感的材料进行激光焊,焊后无需热处理。激光焊没有得到广泛应用主要是:价格太贵;对焊件加工、组装、定位要求高;光能转换率低(10~20%)。
二,激光复合焊介绍
为了扩大激光焊的应用范围、提高激光焊的质量、增加焊件厚度以及避免单纯激光焊的局限性,便出现了新的焊接工艺:激光复合焊,这里要注意激光复焊的优点不单单是两种焊接方法的叠加!特别是能量的利用率远远大于两种热源的简单相加。激光复合焊的优点在于:能量利用率提高,母材处于固态时对激光的吸收率很低,而熔化后对激光的吸收率提高到50~100%;熔深增加很多,在电弧的作用下,母材熔化形成熔池,而激光又作用在电弧形成的底部,加上液态金属对激光束的吸收率高,因此激光复合焊要比单纯激光焊熔深要大;电弧很稳定,比如单独用TIG或MIG焊接时,焊接电弧有时不稳定特别是在小电流情况下,当焊接速度提高到一定值时会引起电弧漂移,而采用激光复合焊时,激光产生的等离子体有助于稳定电弧;提高激光焊接时对接接头间隙的适应性,降低激光焊的装配精度从而实现高效率。
1,激光焊的工艺参数,脉冲激光焊有四个主要参数:脉冲能量、脉冲宽度、功率密度和离焦量;连续激光焊的参数主要有:激光功率、焊接速度、光斑直径、离焦量、保护气体的种类和流量等;双光束激光焊的参数有:光束排布方式、间距、两光束角度、聚焦位置、两光束的能量比等。激光复合焊种类有:激光-电弧复合焊、激光-高频焊、激光-压焊、激光-钎焊等;其中激光-电弧焊最为常见,如激光-氩弧焊(TIG)、激光-气保焊(MIG)等。按照激光与电弧的相对位置不同有:同轴复合式、交叉复合式、偏离复合式。
2,应用在大厚板深熔焊接,由于单纯激光焊严格的装配要求和大功率激光器成本高限制了厚板焊接。采用激光-电弧复合焊可进行厚板深熔焊接,并且提高对焊接坡口的制备、光束对中性和接头装配间隙的适应性。在造船业得到很好的应用,对于低合金高强度钢可不预热焊接,用激光-电弧复合焊单道焊熔深可达15mm,双道焊熔深达30mm焊接变形量仅为双丝焊的1/10,焊接厚度16mm的T形接头焊接速度可达3m/min。
3,应用在铝合金的激光焊接,激光焊接铝合金存在反射率大,易产生气孔、裂纹、成分变化等问题。采用激光-电弧复合焊,由于电弧的作用,激光束能够直接照射到液态熔池表面,增大吸收率,提高熔深。采用交流TIG或直流反接,可在激光焊前面清理氧化膜,同时电弧形成的熔池在激光束前方移动,增大熔池与固态金属之间的润湿性,防止咬边。
4,应用在搭接接头,搭接焊缝广泛应用于汽车的框架和底板结构中,目前汽车壳体焊接中很多都采用了镀锌钢板搭接焊和铝板焊接。采用激光-电弧复合焊可以减小焊接部件的变形量、消除下凹、咬边等缺陷,并大大提高焊接速度。比如:采用10kW的CO2激光与MIG电弧复合热源焊接低碳钢板的搭接接头,可实现间隙为0.5~1.5mm的搭接焊,熔深可达地板厚度的40%。又如:采用2.7kW的YAG激光-MIG电弧复合高速焊接的铝合金搭接接头,焊接速度可达8m/min。
5,应用在薄板高速焊上,激光高速焊接薄板的主要问题是焊缝成形连续性差,焊道表面易出现隆起等缺陷。采用等离子弧辅助YAG或CO2激光进行薄板(0.14mm)复合焊接,焊接速度为单独激光焊提高1倍,即使焊接速度达到100m/min电弧也很稳定,可获得较宽的焊道和光滑的焊缝表面。
三,焊后处理
一般地讲激光焊焊后不处理,但对于像马氏体、铁素体不锈钢等有淬火倾响的材料要进行焊后热处理。
⑶ 激光焊接技术是如何焊接的
激光焊接技术是激光加工技术中的重要部分,它是一种高能束的热传导性技术。与传统的焊接工艺相比,激光焊接技术更加快捷方便,同时焊接的质量和稳定性更高,工件产生变形的可能也小,因此被大量投入工业生产。
激光焊接技术主要是利用抛物镜或者凸透镜汇集周围的热量,这时的激光就是一个高温度的热源,将其应用于工件接缝的表面,能够起到焊接的作用。根据工件的不同,激光焊接的方式也有所不同,常用的激光焊接方式是传导焊接和小孔焊接两种。
在航天航空工业中,经常会利用激光焊接技术来进行工件的修复;在汽车制造领域,激光焊接技术被广泛应用于散热器、传动轴等零部件的制造中。随着激光加工技术的不断发展,激光焊接技术的应用领域必然还会扩大。
2.3 搅拌摩擦焊接技术
搅拌摩擦焊接技术,顾名思义就是利用摩擦力产生的热量进行焊接,这就决定了它的使用范围,即低熔点的金属焊接。这种焊接技术的自动化水平更高,接头的质量和稳定性更好,并且节能低碳。
在进行搅拌摩擦焊接过程中,会将一个搅拌针插进焊缝中,利用摩擦力对金属进行加热,让其呈现一种塑性状态,同时金属会形成旋转的空洞,随着搅拌针的不断前移,旋转空洞和塑
62形金属各自向相反的方向移动,金属在冷却之后,焊接的缝隙密度会更高。
搅拌焊接技术主要用于造船业、航空航天业、建筑业、交通工具等领域。在造船业中,它主要被用来焊接甲板上、船头上的部件;在航空航天业中,飞机的机身、油箱都会用到它;而交通工具领域,火车、高速列车等的车身、交换器等都要用搅拌摩擦焊旱季技术。
2.4 电渣焊接技术
电渣焊接技术是一种利用电阻热进行焊接的技术。它能够一次性焊接钢材、铁基金属等质地较厚的工件,同时生产成本也较低,焊接质量较高。
电渣焊接技术依据的原理是:把电热组作为一种热源,用来熔化金属和木材,之后冷却凝固,使各金属原子之间相互连接。常用的电渣焊技术主要有熔嘴、非熔嘴电渣焊技术,丝极电渣焊技术,板级电渣焊技术等。
电渣焊技术主要被应用于一些特殊的地方或行业,比如铁路各个站点的焊接;鼓风炉壳等厚壁容器的焊接等等。
2.5 等离子弧焊接技术
等离子弧焊接技术是一种基于等离子弧切割工业的新型焊接技术。它是一种较为及其精密的焊接技术。
等离子弧焊接技术准确地说应该是“压缩电弧焊接”,它是焊炬将整个电弧进行最大限度的压缩,促使其中的等离子效应加剧,之后电弧就变成了一个具有稳定性、单向性的强大射流热源,温度高达 16000K~33000K,然后可以直接进行金属的焊接。通常企业较为常用的等离子弧主要是转移型的和非转移型两种。
⑷ 激光焊接的原理是什么
激光焊接原理 x0dx0a 激光焊接可以采用连续或脉冲激光束加以实现,激光焊接的原理可分为热传导型焊接和激光深熔焊接。功率密度小于104~105 W/cm2为热传导焊,此时熔深浅、焊接速度慢;功率密度大于105~107 W/cm2时,金属表面受热作用下凹成“孔穴”,形成深熔焊,具有焊接速度快、深宽比大的特点。 x0dx0a其中热传导型激光焊接原理为: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。 x0dx0a用于齿轮焊接和冶金薄板焊接用的激光焊接机主要涉及激光深熔焊接。下面重点介绍激光深熔焊接的原理。 x0dx0ax0dx0a 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。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。就是说,小孔和围着孔壁的熔融金属随着前导光束前进速度向前移动,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。上述过程的所有这一切发生得如此快,使焊接速度很容易达到每分钟数米。
⑸ 激光焊机主要应用于哪些行业主要有哪些
激光焊接机是一种应用在焊接领域中的一种机器,是激光材料加工技术应用的重要方面之一,根据其工作方式可分为激光模具及焊接机、自动激光焊接机、激光点焊机、光纤激光焊接机等,那么激光焊接机可以在哪些行业应用呢?这里就为大家介绍了激光焊接机的四大应用行业。
制造业应用
激光焊接机在国内外汽车制造中的应用广泛。曾经在日本以CO2激光焊机替代了闪光对焊的进行钢制业轧钢卷材的连接,在超薄板焊接的研究中,比如板厚100微米以下的箔片,没有办法熔焊,但通过有特殊输出功率波形的YAG激光焊得以瞎敬咐成功,显示了激光焊的广阔前途。
粉末冶金领域
科学技术不断发展,许多工业技术对材料都有特殊的要求,传统技术制造的材料已不能满足要求了。激光焊接机进入粉末冶金材料加工领域,为粉末冶金材料的应用带来了新的发展前景,比如采用粉末冶金材料连接中常用的钎焊的方法焊接金刚石,因为结合强度低,热影响区宽尤其是无法适应高温及强度要求高而引起钎料熔化脱落,采用激光焊接机能够提高焊接强度以及耐高温性能。
电子工业
激光焊接机在电子工业中,得到了广泛的应用。因为激光焊接热影响区小,加热集中迅速、热应力低,因而正在集成电路和半导体器件壳体的封装中,显示出独特的优越性,在真空器件研制中,激光焊接也得到了应用。传感器或温控器中的弹性薄壁波纹片厚度在0.05-0.1mm,采用传统焊接方法很难解决,TIG焊容易焊稿源穿,等离子稳定性不好,影响因素多而采用激光焊接效果很好,受到广泛的应用。
汽车工业
而今激光焊接机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。很多汽车制造厂采用了激光焊接和切割工艺。高强钢激光焊接装配件因其优良性能在汽车车身制造中使用得越来越多。因为汽车工业批量大、自动化程度高,激光焊接设磨纯备将向大功率、多路式方向发展。
⑹ 激光焊接,什么是激光焊接
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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。
技术原理
激光焊接可以采用连续或脉冲激光束加以实现,激光焊接的原理可分为热传导型焊接和激光深熔焊接。功率密度小于104~105 W/cm2为热传导焊,此时熔深浅、焊接速度慢;功率密度大于105~107 W/cm2时,金属表面受热作用下凹成“孔穴”,形成深熔焊,具有焊接速度快、深宽比大的特点。
其中热传导型激光焊接原理为: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。
⑺ 激光焊接的发展前途怎么样
模具设计要看你设计的是什么行业的了,比如IT件模具 还是 汽车模具 等等,
激光焊接 有脉冲和连续的 脉冲的没什么好搞的 没什么太多技术含量,连续激光器更有技术含量。
当然,不论做哪个都要做的专、做的精才有前途