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激光焊接機(jī)之激光焊接技術(shù)

激光束高亮度、方向性好，單色性好，人們首先想到的是它可以熔化金屬、切割鋼板，自然也就想到激光焊接。作為一種高能量密度的熱源，激光束由于其潛的優(yōu)勢，使其在焊接領(lǐng)域得到了迅速的發(fā)展和應(yīng)用，已逐漸成為傳統(tǒng)焊接技術(shù)的補(bǔ)充和發(fā)展，對其工藝方法的深入研究可為其在國內(nèi)的應(yīng)用建立良好的基礎(chǔ)。由于激光束本身的特點，使之成為未來制造系統(tǒng)共同的加工手段。

（一）激光焊接原理以及特點

激光焊接原理根據(jù)激光焊時焊縫的形成特點，可以把激光焊分為熱導(dǎo)焊和深熔焊。前者使用激光功率低，熔池形成時間長，且熔深淺，多用于小型零件的焊接；后者的功率密度高，激光輻射區(qū)金屬熔化速度快，在金屬熔化的同時伴有強(qiáng)烈的汽化，能獲得熔深較大的焊縫，焊縫的深寬比比較大，可達(dá)12:1.

小孔效應(yīng)

材料表面發(fā)生汽化而形成小孔，孔內(nèi)金屬蒸汽壓力與四周液體的靜力和表面張力形成動態(tài)平衡，激光可以通過孔中直射到孔底。這種現(xiàn)象稱為小孔效應(yīng)（Keyhole Effect）。小孔的作用和黑體一樣，能將射入的激光能量完全吸收，使包圍著這個孔腔的金屬熔化?？妆谕庖后w的流動和壁層的表面張力與孔腔內(nèi)連續(xù)產(chǎn)生的蒸汽壓力相持并保持動態(tài)平衡。

激光焊接機(jī)

小孔效應(yīng)原理圖

二）激光焊接優(yōu)點

1.焦點光斑小，功率密度高，能焊接高熔點、高強(qiáng)度的合金材料。

2.不需使用電極，沒有電極污染或受損的顧慮。且因不屬于接觸式焊接制程，機(jī)具的耗損及變形接可降至最低。

3.激光焊接自動化程度高，可以用計算機(jī)進(jìn)行控制，焊接速度快，功效高，可進(jìn)行任何復(fù)雜形狀的焊接。

4.激光焊接熱影響區(qū)小，材料變形小，無需后續(xù)工序。

5.處理工件可放置在封閉的空間。

6.激光焊接與電子束加工相比較，不需要嚴(yán)格的真空設(shè)備系統(tǒng)，操作方便，不受磁場所影響（電弧焊接及電子束焊接則容易），能精確的對準(zhǔn)焊件。

7.激光束易于導(dǎo)向、聚焦，實現(xiàn)各方向變換。生產(chǎn)效率高，加工質(zhì)量穩(wěn)定可靠，經(jīng)濟(jì)效益和社會效益好。

（三）激光焊接的分類

根據(jù)激光對工件的工作方式或激光束輸出方式不同，可以把激光焊接分為脈沖激光焊接和連續(xù)激光焊接。

根據(jù)實際作用在工件上的功率密度或激光焊接時焊縫的形成特點，又可以把激光焊接分為熱傳導(dǎo)焊接和深熔焊接兩類。

脈沖激光焊加熱斑點微小，每個激光脈沖在金屬上形成一個焊點，要用于微型、精密元件和微電子元件的焊接。

熱傳導(dǎo)焊接激光輻射加熱工件表面，表面熱量通過熱傳導(dǎo)向內(nèi)部擴(kuò)散，通過控制激光脈沖的寬度、能量、峰功率和重復(fù)頻率等激光參數(shù)，使工件熔化，形成特定的熔池。其特點加熱速度快、焊點小、焊縫窄、熱影響區(qū)小，因而變形小，精度高，質(zhì)量好。用于汽車飛機(jī)等有代表性的工業(yè)制造部門中。 接頭形式有對接、搭接、端接、角接等。

激光焊接機(jī)

（四）激光焊國內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r

20世紀(jì)80年代中期，激光焊接作為新技術(shù)在歐洲、美國、日本得到了廣泛的關(guān)注。1985年德國蒂森鋼鐵公司與德國大眾汽車公司合作，在Audi100車身上成功采用了全球第一塊激光拼焊板。90年代歐洲、北美、日本各大汽車生產(chǎn)廠開始在車身制造中大規(guī)模使用激光拼焊板技術(shù)。目前，無論實驗室還是汽車制造廠的實踐經(jīng)驗，均證明了拼焊板可以成功地應(yīng)用于汽車車身的制造。

激光焊接機(jī)

最后，在中國，激光產(chǎn)業(yè)的未來發(fā)展方向，應(yīng)是實現(xiàn)激光產(chǎn)業(yè)與傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的緊密結(jié)合，用先進(jìn)的激光制造技術(shù)改造傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)，不僅提升著傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，同時也借助傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的優(yōu)勢，使自身取得廣闊的發(fā)展空間。希望不久的將來中國能在激光焊接方向站在世界的頂端，研究并生產(chǎn)出性能更優(yōu)良的設(shè)備。