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激光焊接原理:它由光振荡器和放置在振荡器腔体两端镜子之间的介质组成。 当介质被激发到高能态时,开始产生同相光波,并在两端镜子之间来回反射,形成光电串联效应,将光波放大,获得足够的能量启动发射激光。 激光也可以解释为将电能、化学能、热能、光能或核能等原始能量转换成某些特定光频率(紫外光、可见光或红外光)的电磁辐射束的装置。 该转化形式在某些固态、液态或气态介质中很容易进行。 当这些介质以原子或分子的形式被激发时,它们会产生几乎相同相位和单一波长的光束——激光。 由于相位相同、波长单一,角度相差很小。 在高度集中提供焊接、切割、热处理等功能之前,可以传输的距离相当长。
激光焊接主要采用CO2激光器和YAG激光器。 由于其平均功率较高,YAG激光器自出现以来就成为激光点焊和激光缝焊的首选设备。 激光焊接与电子束焊接的显着区别在于激光辐射不能产生通孔焊接。 事实上,当激光脉冲能量密度达到10 6 W/CM2时,被焊金属材料的焊接界面上就会形成焊孔,并且满足小孔的形成条件,因此激光束可以用于深焊。 熔焊。
在航空工业和许多其他应用中,激光焊接可以连接多种类型的材料,并且激光焊接通常具有许多其他熔焊工艺无法比拟的优势。 特别是,激光焊接可以连接航空和汽车行业中难以焊接的接头。 薄板合金材料,如铝合金等,构件变形小,接头质量高。 激光加工的另一个有吸引力的应用是利用激光实现局部小范围加热特性。 激光的热点使其非常适合印刷电路板等电子器件的焊接。 激光可以在设备上非常小的区域内产生较高的平均温度,而接头以外的区域基本上不受影响。
激光焊接是一种利用激光束作为能量源冲击被焊件接头的熔焊。 激光束可以由平面光学元件(例如镜子)引导,然后可以使用反射聚焦元件或透镜将光束投射到焊缝上。 激光焊接是非接触式焊接,操作时不需要压力。 但需要惰性气体来防止熔池氧化,偶尔也会使用填充金属。 激光焊可以与MIG焊结合形成激光MIG复合焊,实现大熔深焊接,同时热输入较MIG焊大大降低。
的优点和缺点
(1)焊件的位置必须非常精确,并且必须在激光束的聚焦范围内。
(2)当焊件需要夹具时,必须保证焊件的最终位置与激光束冲击的焊接点对齐。
(3)最大可焊接厚度有限,熔深厚度远超过19mm的工件不适合在生产线上进行激光焊接。
(4)激光将改变铝、铜及其合金等高反射、高导热材料的可焊性。
(5)进行中高能激光束焊接时,需要采用等离子控制器去除熔池周围的电离气体,以保证焊道的再现。
(6)能量转换效率太低,通常低于10%。
(7)焊道凝固快,可能存在气孔和脆化的担忧。
(8)设备价格昂贵。
应用
激光焊接机技术广泛应用于汽车、船舶、飞机、高铁等高精度制造领域。 它给人们的生活质量带来了显着的改善,引领家电行业进入精密制造时代。
尤其是大众独创的42米无缝焊接技术,大大提高了车身的整体性和稳定性。 此外,中德造船工业联合开发的“高功率激光焊接机技术”保证了船舶的安全性,进一步强化了船体结构; 在航空领域,激光无缝焊接技术也被广泛应用于飞机发动机的制造。 同时,铝合金机身的激光无缝焊接技术可以替代铆钉,从而使机身重量减轻20%; 我国高铁轨道还引入了激光无缝焊接技术,不仅提高了安全性能,而且大大降低了噪音,为乘客提供安静舒适的乘坐环境。
随着科学技术的全面发展,激光焊接机技术的不断巩固和应用也引领全球家电行业进入了新时代。 新工艺不仅是产品的升级,更是更多技术的展示和应用。
1.制造应用 特制Bland激光焊接技术在国外汽车制造中已得到广泛应用。 据统计,2000年全球共有毛坯激光拼焊生产线100多条,年产汽车零部件拼焊毛坯7000件。 万件,并持续高速增长。 国产进口车型帕萨特、别克、奥迪等也采用了一些剪毛结构。 日本在钢铁工业中使用CO2激光焊代替闪光对焊来连接轧制钢卷。 超薄板焊接的研究,如板厚小于100微米的箔片是无法焊接的,但通过特殊的输出功率波形YAG激光焊接的成功,展示了激光焊接的广阔前景。 日本还在世界上首次成功开发出YAG激光焊接,用于修复核反应堆蒸汽发生器的细管。 在国内,苏宝荣等人也开发了齿轮激光焊接技术。
2、随着粉末冶金领域科学技术的不断发展,许多工业技术对材料产生了特殊要求,通过熔炼和铸造方法制造的材料已不能满足需要。 由于粉末冶金材料的特殊性能和制造优势,它们在汽车、飞机、工具和切削工具制造行业等某些领域正在取代传统冶炼材料。 随着粉末冶金材料的日益发展,其与其他零件的连接出现了问题。 这一问题日益突出,限制了粉末冶金材料的应用。 20世纪80年代初,激光焊接以其独特的优势进入粉末冶金材料加工领域,为粉末冶金材料的应用开辟了新的前景。 例如,采用粉末冶金材料连接中常用的钎焊方法来焊接金刚石。 强度低,热影响区宽,不能适应高温和高强度要求,导致焊料熔化、脱落。 激光焊接可以提高焊接强度和耐高温性能。
3、汽车工业20世纪80年代末,千瓦级激光器成功应用于工业生产。 如今,激光焊接生产线已在汽车制造业大规模出现,成为汽车制造业的杰出成就之一。 德国奥迪、奔驰、大众、瑞典沃尔沃等欧洲汽车制造商早在20世纪80年代就率先采用激光焊接进行车顶、车身、侧架等钣金焊接。 20世纪90年代,美国通用汽车、福特汽车和克莱斯勒汽车纷纷效仿。 激光焊接引入汽车制造虽然起步较晚,但发展迅速。 意大利菲亚特公司在大多数钢板部件的焊接和装配中都采用了激光焊接。 日本日产、本田和丰田汽车公司均采用激光焊接和切割工艺制造车身覆盖件。 高强钢激光焊接总成以其优异的性能在汽车车身制造中得到越来越多的应用。 据美国金属市场统计,到2002年底,激光焊接钢结构的用量将达到7万吨,是1998年的三倍。根据汽车工业大批量、自动化程度高的特点,激光焊接钢结构的用量将达到7万吨,比1998年增加3倍。焊接设备正向大功率、多通道方向发展。 技术方面,美国桑迪亚国家实验室与普拉特·威特尼联合开展了激光焊接过程中添加粉末金属和焊丝的研究。 德国不莱梅应用光束技术研究所对采用激光焊接铝合金车身框架进行了大量研究。 人们认为,在焊缝中添加填充金属有助于消除热裂纹、提高焊接速度并解决公差问题。 开发的生产线已在梅赛德斯-奔驰工厂投入生产。