激光釬焊。
有些元件的連接不宜采用激光熔焊,但可利用激光作為熱源,施行軟釬焊與硬釬焊,同樣具有激光熔焊的優(yōu)點(diǎn)。采用釬焊的方式有多種,其中,激光軟釬焊主要用于印刷電路板的焊接,尤其實(shí)用于片狀元件組裝技術(shù)。采用激光軟釬焊與其它方式相比有以下優(yōu)點(diǎn):
1、由于是局部加熱,元件不易產(chǎn)生熱損傷,熱影響區(qū)小,因此可在熱敏元件附近施行軟釬焊。
2、用非接觸加熱,熔化帶寬,不需要任何輔助工具,可在雙面印刷電路板上雙面元件裝備后加工。
3、重復(fù)操作穩(wěn)定性好。焊劑對焊接工具污染小,且激光照射時(shí)間和輸出功率易于控制,激光釬焊成品率高。
4、激光束易于實(shí)現(xiàn)分光,可用半透鏡、反射鏡、棱鏡、掃描鏡等光學(xué)元件進(jìn)行時(shí)間與空間分割,能實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)同時(shí)對稱焊。
5、激光釬焊多用波長1.06um的激光作為熱源,可用光纖傳輸,因此可在常規(guī)方式不易焊接的部位進(jìn)行加工,靈活性好。
6、聚焦性好,易于實(shí)現(xiàn)多工位裝置的自動(dòng)化。
六、激光深熔焊。
1、冶金過程及工藝?yán)碚摗?/span>
激光深熔焊冶金物理過程與電子束焊極為相似,即能量轉(zhuǎn)換機(jī)制是通過“小孔”結(jié)構(gòu)來完成的。在足夠高的功率密度光束照射下,材料產(chǎn)生蒸發(fā)形成小孔。這個(gè)充滿蒸汽的小孔猶如一個(gè)黑體,幾乎全部吸收入射光線的能量,孔腔內(nèi)平衡溫度達(dá)25000度左右。熱量從這個(gè)高溫孔腔外壁傳遞出來,使包圍著這個(gè)孔腔的金屬熔化。小孔內(nèi)充滿在光束照射下壁體材料連續(xù)蒸發(fā)產(chǎn)生的高溫蒸汽,小孔四壁包圍著熔融金屬,液態(tài)金屬四周即圍著固體材料。孔壁外液體流動(dòng)和壁層表面張力與孔腔內(nèi)連續(xù)產(chǎn)生的蒸汽壓力相持并保持著動(dòng)態(tài)平衡。光束不斷進(jìn)入小孔,小孔外材料在連續(xù)流動(dòng),隨著光束移動(dòng),小孔始終處于流動(dòng)的穩(wěn)定態(tài)。就是說,小孔和圍著孔壁的熔融金屬隨著前導(dǎo)光束前進(jìn)速度向前移動(dòng),熔融金屬填充著小孔移開后留下的空隙并隨之冷凝,焊縫于是形成。
2、影響因素。
對激光深熔焊產(chǎn)生影響的因素包括:激光功率,激光束直徑,材料吸收率,焊接速度,保護(hù)氣體,透鏡焦長,焦點(diǎn)位置,激光束位置,焊接起始和終止點(diǎn)的激光功率漸升、漸降控制。
3、激光深熔焊的特征及優(yōu)點(diǎn)。
特征:(1)高的深寬比。因?yàn)槿廴诮饘賴鴪A柱形高溫蒸汽腔體形成并延伸向工件,焊縫就變得深而窄。(2)***小熱輸入。因?yàn)樵辞粶囟群芨撸刍^程發(fā)生得極快,輸入工件熱量極低,熱變形和熱影響區(qū)很小。(3)高致密性。因?yàn)槌錆M高溫蒸汽的小孔有利于熔接熔池?cái)嚢韬蜌怏w逸出,導(dǎo)致生成無氣孔熔透焊接。焊后高的冷卻速度又易使焊縫***微細(xì)化。(4)強(qiáng)固焊縫。(5)***控制。(6)非接觸,大氣焊接過程。
優(yōu)點(diǎn):(1)由于聚焦激光束比常規(guī)方法具有高得多的功率密度,導(dǎo)致焊接速度快,熱影響區(qū)和變形都較小,還可以焊接鈦、石英等難焊材料。(2)因?yàn)楣馐菀讉鬏敽涂刂?,又不需要?jīng)常更換焊炬、噴嘴,顯著減少停機(jī)輔助時(shí)間,所以有荷系數(shù)和生產(chǎn)效率都高。(3)由于純化作用和高的冷卻速度,焊縫強(qiáng),綜合性能高。(4)由于平衡熱輸入低,加工精度高,可減少再加工費(fèi)用。另外,激光焊接的動(dòng)轉(zhuǎn)費(fèi)用也比較低,可以降低生產(chǎn)成本。(5)容易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化,對光束強(qiáng)度與精細(xì)***能進(jìn)行有效的控制。
4、激光深熔焊設(shè)備。
激光深熔焊通常選用連續(xù)波CO2激光器,這類激光器能維持足夠高的輸出功率,產(chǎn)生“小孔”效應(yīng),熔透整個(gè)工件截面,形成強(qiáng)韌的焊接接頭。
就激光器本身而言,它只是一個(gè)能產(chǎn)生可作為熱源、方向性好的平行光束的裝置。如果把它導(dǎo)向和有效處理后射向工件,其輸入功率就具有強(qiáng)的相容性,使之能更好的適應(yīng)自動(dòng)化過程。
為了有效實(shí)施焊接,激光器和其他一些必要的光學(xué)、機(jī)械以及控制部件一起共同組成一個(gè)大的焊接系統(tǒng)。這個(gè)系統(tǒng)包括激光器、光束傳輸組件、工件的裝卸和移動(dòng)裝置,還有控制裝置。這個(gè)系統(tǒng)可以是僅由操作者簡單地手工搬運(yùn)和固定工件,也可以是包括工件能自動(dòng)的裝、卸、固定、焊接、檢驗(yàn)。這個(gè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和實(shí)施的總要求是可獲得滿意的焊接質(zhì)量和高的生產(chǎn)效率。
七、鋼鐵材料的激光焊接。
1、碳鋼及普通合金鋼的激光焊接。
總的說,碳鋼激光焊接效果良好,其焊接質(zhì)量取決于雜質(zhì)含量。就象其它焊接工藝一樣,硫和磷是產(chǎn)生焊接裂紋的敏感因素。
為了獲得滿意的焊接質(zhì)量,碳含量超過0.25%時(shí)需要預(yù)熱。當(dāng)不同含碳量的鋼相互焊接時(shí),焊炬可稍偏向低碳材料一邊,以確保接頭質(zhì)量。
低碳沸騰鋼由于硫、磷的含量高,并不適合激光焊接。低碳***鋼由于低的雜質(zhì)含量,焊接效果就很好。
中、高碳鋼和普通合金鋼都可以進(jìn)行良好的激光焊接,但需要預(yù)熱和焊后處理,以消除應(yīng)力,避免裂紋形成。
2、不銹鋼的激光焊接。
一般的情況下,不銹鋼激光焊接比常規(guī)焊接更易于獲得優(yōu)質(zhì)接頭。由于高的焊接速度熱影響區(qū)很小,敏化不成為重要問題。與碳鋼相比,不銹鋼低的熱導(dǎo)系數(shù)更易于獲得深熔窄焊縫。
3、不同金屬之間的激光焊接。
激光焊接極高的冷卻速度和很小的熱影響區(qū),為許多不同金屬焊接融化后有不同結(jié)構(gòu)的材料相容創(chuàng)造了有利條件。現(xiàn)已證明以下金屬可以順利進(jìn)行激光深熔焊接:不銹鋼~低碳鋼,416不銹鋼~310不銹鋼,347不銹鋼~HASTALLY鎳合金,鎳電極~冷鍛鋼,不同鎳含量的雙金屬帶。
激光焊接技術(shù)原理:激光焊接是把能量密度很高的激光束照射到工件上,使工件受熱熔化,然后冷卻得到焊縫。
激光焊接技術(shù)特點(diǎn):激光焊接具有溶池凈化效應(yīng),能純凈焊縫金屬,適用于相同或不同材質(zhì)、厚度的金屬間的焊接,對高熔點(diǎn)、高反射率、高導(dǎo)熱率和物理特性相差很大的金屬焊接特別有利。激光束可以被聚得很細(xì),光斑能量密度很高,幾乎可以氣化所有的材料,有廣泛的適用性;激光功率可控,易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化;激光束功率密度很高,焊縫熔深大,速度快,效率高;激光焊縫窄,熱影響區(qū)很小,工件變形很小,可實(shí)現(xiàn)精密焊接;激光焊縫***均勻,晶粒很小,氣孔少,夾雜缺陷少,在機(jī)械性能、抗蝕性能和電磁學(xué)性能上優(yōu)于常規(guī)焊接方法。
激光-電弧復(fù)合是激光焊接的主要手段,通過激光與電弧的相互影響,產(chǎn)生良好的復(fù)合效應(yīng)。深熔焊接時(shí),激光產(chǎn)生的等離子體有利于電弧的穩(wěn)定;可提高加工效率;可提高焊接性差的材料諸如鋁合金、雙相鋼等的焊接性;可增加焊接的穩(wěn)定性和可靠性。
激光焊接技術(shù)應(yīng)用:鋁質(zhì)車身數(shù)量的增長,將加速激光焊接在汽車制造中的應(yīng)用。奧迪公司A2型轎車全鋁車身采用激光焊接的部件,其焊縫總長達(dá)30m。鋁材料使用激光焊的主要優(yōu)點(diǎn)是:焊接速度快。與傳統(tǒng)的車身點(diǎn)焊技術(shù)相比,經(jīng)激光焊接的部位,其強(qiáng)度和剛性更好。此外,激光焊可省掉焊接凸緣,這無疑可減少材料消耗,有利于汽車自身重量的下降。激光焊既可使鋁薄板與鋁薄板(件)之間實(shí)現(xiàn)聯(lián)接,亦可使鋁薄板(件)與鋁鑄件相聯(lián)接。
另一種應(yīng)用就是對塑料件進(jìn)行激光束透射焊接。如將一種透明的塑料件與另一種帶有吸附充填材料的塑料件相聯(lián)接。激光束穿透上部透明的塑料件,使下部連接
件瞬間熔化,通過熔化膨脹將上部件濕潤并局部熔化,上下零件焊接在一起。BLZ開發(fā)出一種安全氣囊控制裝置的(塑料)外殼激光束透射焊接技術(shù),采用的是二極管激光器,與傳統(tǒng)的焊接技術(shù)相比,不僅工藝過程柔性高,而且電子部件也很少受到焊接過程產(chǎn)生的機(jī)械和熱損害。
***近,德國弗朗霍夫?qū)W會(huì)德累斯頓材料及射束工藝研究所研發(fā)出一種感應(yīng)輔助式激光束焊接新工藝,偉世通公司已將之應(yīng)用于福特公司轎車驅(qū)動(dòng)軸的焊接(這種驅(qū)動(dòng)軸目前的年產(chǎn)量為45萬件),此軸的材料為C38/26Mn5組合式材料。采用感應(yīng)輔助式激光束焊接,不僅工件變形小,而且減少了后序的加工工作量。</P< p>