❶ 激光焊接的優缺點
激光焊接的優缺點
激光焊接的優缺點, 近年來,經過研究人員不斷的探索和創新,激光焊接在這個社會運用很廣,之所以可以被廣泛的應用,肯定是有其優勢所在,但有優勢就有劣勢,下面來看看激光焊接的優缺點吧。
優點
1、聚焦後的激光束具有很高的功率密度,加熱速度快,可實現深熔焊和高速焊。由於激光加熱范圍小,在同等功率和焊接厚度條件下,焊接速度快、熱影響區小、焊接應力和變形小。
2、激光能發射、透射,能在空間傳播相當距離而衰減很小,可進行遠距離或一些難以接近部位的焊接;激光可通過光導纖維、棱鏡等光學方法彎曲傳輸、偏轉、聚焦,特別適合於微型零件、難以接近的部位或遠距離的焊接。
3、一台激光器可供多個工作台進行不同的工作,既可用於焊接,也可用於切割、合金化和熱處理,一機多用。
4、激光在大氣中損耗不大,可以穿過玻璃等透明物體,適合於在玻璃製成的密封容器里焊接被合金等劇毒材料;激光不受電磁場影響,不存在X射線防護,也不需要真空保護。
5、可以焊一般焊接方法難以焊接的材料,如高熔點金屬等,甚至可用於非金屬材料的焊接,如陶瓷、有機玻璃:焊後無需熱處理,適合於某些對熱輸入敏感材料的焊接。
缺點
激光焊接雖然有上述諸多優點,但是在實際應用中人們也發現了激光焊接的許多不足之處:
1、 等離子屏蔽問題。在激光焊接中母材受熱熔化、汽化形成深熔小孔時,孔中充滿金屬蒸汽,金屬氣體與激光作用形成等離子雲。等離子雲吸收和反射性很強,降低金屬材料對激光的吸收率,使激光的能量利用率降低。此外等離子雲強烈時還可能對激光產生負透鏡效應,嚴重影響激光束的聚焦效果。
2、 橋接性差,焊縫裝夾精度要求高。激光光斑直徑很小,熱作用區小,橋接能力很差,對焊縫接頭對準的平整度和精度要求很高。採用激光焊接時焊縫的縫隙寬度不能大於0、2mm,否則激光透過縫隙太多,能量損失很大。
同時接頭兩側平整度太差時會發生焊接錯位,將嚴重影響焊接質量。這一方面對激光接頭的准備提出了很高的要求,另一方面要求裝夾精確,對裝夾的技術要求高,這都增加了工藝要求和焊接成本。在工業適用化上的技術難度較大。
3、 焊縫的硬度高,焊接熱裂紋傾向大。激光焊接時功率密度很大,熱作用區域很小,而熱輸入量小,所以焊接區域會產生很高的峰值溫度和溫度梯度,焊縫熔化金屬快速凝固收縮,這會帶來兩方面的影響:
一是焊縫的硬度很高,有時可能大大高於母材,這在諸如船舶等特殊工業中的應用有所限制;二是對於某些金屬零件特別是經過深加工後存在高機械應力的金屬焊接後工件熱裂紋傾向大。
4、 凹陷及氣孔問題。激光焊接過程一般不採用添加填充材料,由於母材端面存在間隙、深熔小孔內金屬受熱汽化,焊接後焊縫處有時會存在凹陷。焊速高時焊接所形成的金屬蒸氣來不及從焊縫里跑出,殘留在快速熔化凝固後的焊縫里,也會形成氣孔。
5、 對高反射金屬如鋁、銅等的焊接十分困難。鋁銅及其合金對激光的反射非常高,起始的反射率高達90%以上,激光能量大部分被反射,難以形成深熔焊的小孔。
6、 採用激光焊接一個很致命的缺點是焊接設備成本很高,同時激光器的能量利用率低,以激光器為例總效率小於20%。而且大功率激光器運行時對昂貴的He氣消耗巨大,生產成本也增加很大。
但是激光焊接的熔深並非與激光功率成正比的增長,以低碳鋼焊接為例,焊接熔深大概與功率的Ɔ、 6次方成正比。在20KW的激光功率下,熔深最大為15-20mm,功率達到90KW時最大熔深也只有45mm。
其主要原因是:
1、 熔深再增大時焊口側壁的熔化金屬會跨接起來,阻礙激光通過;
2、高功率激光焊接時將產生大量的等離子體,而去除等離子體也越來越困難,對激光的屏蔽也越來越嚴重。激光器的輸出鏡由於溫度的升高而產生應變,聚光性能也會越來越差,尤其在長時間使用時影響更是巨大。
激光焊接與其它焊接技術相比,激光焊接的主要優點是:
1、速度快、深度大、變形小。
2、能在室溫或特殊條件下進行焊接,焊接設備裝置簡單。例如,激光通過電磁場,光束不會偏移;激光在真空、空氣及某種氣體環境中均能施焊,並能通過玻璃或對光束透明的材料進行焊接。
3、可焊接難熔材料如鈦、石英等,並能對異性材料施焊,效果良好。
4、激光聚焦後,功率密度高,在高功率器件焊接時,深寬比可達5:1,最高可達10:1。
5、可進行微型焊接。激光束經聚焦後可獲得很小的光斑,且能精確定位,可應用於大批量自動化生產的微、小型工件的組焊中。(最小光斑可以到0、1mm)
6、可焊接難以接近的部位,施行非接觸遠距離焊接,具有很大的靈活性。尤其是近幾年來,在YAG激光加工技術中採用了光纖傳輸技術,及光纖連續激光器的普及使激光焊接技術獲得了更為廣泛的推廣和應用,更便於自動化集成。
7、激光束易實現光束按時間與空間分光,能進行多光束同時加工及多工位加工,為更精密的焊接提供了條件。
但是,激光焊接也存在著一定的局限性:
1、要求焊件裝配精度高,且要求光束在工件上的位置不能有顯著偏移。這是因為激光聚焦後光斑尺雨寸小,焊縫窄,為加填充金屬材料。若工件裝配精度或光束定位精度達不到要求,很容易造成焊接缺憾。
2、激光器及其相關系統的成本較高,一次性投資較大。
激光焊接機優缺點是什麼
1、激光焊接機激光焊接模式
激光焊接可分為導熱焊接和深熔焊接。前一種熱量通過熱傳導擴散到工件內部,只有焊縫表面熔化。工件內部未完全穿透,基本上不發生汽化,主要用於低速薄壁。材料的焊接;後者不僅完全穿透材料,而且蒸發材料以形成大量的等離子體。由於大的熱量,在熔池的前端發生鎖孔現象。
深穿透焊接可以徹底穿透工件。具有高輸入能量和快速焊接速度,是最廣泛使用的激光焊接模式。
2、激光焊接的焊縫形狀和微觀結構
由於激光產生的光斑尺寸較小,焊縫周圍的熱影響區比普通焊接工藝小得多,激光焊接一般不需要填充金屬,因此焊縫表面是連續均勻的,外表很美。諸如孔隙和裂縫之類的表面缺陷非常適用於焊縫輪廓至關重要的應用。盡管聚焦區域相對較小,但激光束的能量密度很大(通常為103至108W/cm2)。
在焊接過程中,金屬被非常快速地加熱和冷卻。熔池周圍的溫度梯度相對較大,因此接合強度通常高於基底金屬的接合強度。相反,關節可塑性相對較低。目前,雙焦點技術或復合焊接技術可以提高接頭質量。
3、激光焊接的優缺點
激光焊接如此受重視的原因在於其獨特的優勢:
1、激光焊接可以實現高質量的接頭強度和大的縱橫比,焊接速度更快。
2、由於激光焊接不需要真空環境,因此可以通過透鏡和光纖實現遠程式控制制和自動化生產。
3、激光具有較大的功率密度,對難以焊接的材料(如鈦,石英等)具有良好的焊接效果,可焊接不同性能的材料。
當然,激光焊接也有缺點:
1、激光和焊接系統部件較貴,因此初期投資和維護成本高於傳統焊接工藝,經濟效益差。
2、由於固體材料對激光的吸收率低,特別是在等離子體出現後(等離子體對激光具有吸收效應),激光焊接的轉換效率通常較低(通常為5%至30%)。
3、由於激光焊接焦點小,工件接頭設備精度高,設備偏差小,加工誤差大。
隨著激光焊接的普及和激光器的商業化生產,激光設備的價格大幅下降。高功率激光器的發展以及新型復合焊接方法的開發和應用也改善了激光焊接轉換效率的缺點。
據信,在不久的將來,激光焊接將逐步取代傳統的焊接工藝(如電弧焊和電阻焊)。成為工業焊接的主要方式。作為一種新型材料,不銹鋼由於其耐腐蝕性和可成形性而被廣泛應用於航空航天,汽車零部件等領域。
激光焊接在不銹鋼中的應用佔有非常重要的地位,特別是在汽車工業中,車身全部通過焊接連接。
但是,由於諸多因素,不銹鋼板焊接存在變形問題,控制難度大,不利於相關領域的可持續發展。因此,加強對不銹鋼板激光焊接變形的研究具有重要意義。
焊接變形的危害及影響焊接變形的主要因素
影響焊接變形的主要因素是焊接電流,脈沖寬度和頻率。隨著焊接電流的增加,焊縫寬度增大,飛濺現象逐漸發生,導致焊縫表面氧化變形,並伴有粗糙感;當脈沖寬度達到一定水平時,脈沖寬度增加,使焊接接頭的強度增加。
材料表面上的傳熱能量消耗也增加。蒸發導致液體濺出熔池,導致焊點的橫截面積小,從而影響接頭強度。
焊接頻率對不銹鋼板焊接變形的影響與鋼板的厚度密切相關。對於0、5mm不銹鋼板,當頻率達到2Hz時,焊接重疊率較高;當頻率達到5Hz時,焊縫嚴重燒傷,熱影響區域變寬,變形大。可以看出,加強焊接變形的有效控制勢在必行。
❷ 激光焊機可以焊接什麼材料
激光焊接機應用的行業非常廣泛,可以焊接如下材料:
1.金屬
常見的有碳鋼、模具鋼、合金鋼、不銹鋼、鈦、鎳、錫、銅、鋁、鉻、鈮、金、銀等多種金屬及其合金,及鋼、可伐合金等合金的同種材料,也可以滿足不同鋼材之間的激光焊接;激光金屬焊接機焊接出來的產品焊縫平滑漂亮,焊接速度快,比傳統焊接快2-10倍,不用老師傅也能焊出漂亮產品。
2.塑料
激光塑料焊接機可以焊接的材料有氟樹脂(PFA)、烯烴類樹脂(PE、PP)、工程樹脂(PBT、PA6、PC、POM)、超級工程樹脂(PSF、PPS、PEEK、PEI、LCP)、透明材料(PC、PVC、PP、PMMA、PET)的焊接;實現壁厚3mm、5mm的疊加焊接、非織造布(PP材)的焊接;實現各種網格密度的非織造布的連續直線焊接膜焊接;實現氟樹脂膜(25-100微米)的無損傷焊接;激光塑料焊接機應用行業非常廣泛,像醫療器械、企業行業、3c電子等行業都需要用到激光塑料焊接機來焊接一些精密復雜工藝的塑料元件.
3除了金屬和塑料外,目前焊錫設備也用上激光,如錫膏、錫絲,主要應用在電器元器件上,一般應用於傳統自動焊錫機與人工焊錫無法完成的領域,像PCB線路板、FPC柔性線路板的焊接,具體可以看看「激光焊錫機在FPC與PCB的焊接應用」。
❸ 激光焊接機能焊接哪些材料
激光焊接機可焊接碳鋼、模具鋼、合金鋼、不銹鋼、鈦、鎳、錫、銅、鋁、鉻、鈮、金、銀等多種金屬及其合金,及鋼、可伐合金等合金的同種材料間的焊接,也可以滿足不同鋼材之間的激光焊接。
不過焊接要求比較高,不能太厚,縫不能太大,銅鋁金銀等反光率大的比較難焊
❹ 激光處理鋁合金錶面進行反光怎麼解決
焊接難點、材料激光吸收率低
1)採取適表面預處理工藝.比說砂紙打磨、表面化浸蝕、表面鍍等預處理措施.增加材料激光吸收率.
2)減光斑尺寸,增加激光功率密度.
3)改變焊接結構,使激光束間隙形反射.便於鋁合金焊接
焊接難點二、易產氣孔熱裂紋
1) 經焊接試驗研究發現,焊接程調整激光功率波形,減少氣孔穩定塌陷,改變激光束照射角度及焊接施加磁場作用,都減少焊接產氣孔.
2)使用YAG激光器,通調整脈沖波形,控制熱輸入,減少結晶裂紋.
焊接難點三、焊接程,焊接接力性能降
❺ 激光焊接有哪些優點
激光焊接有哪些優點
激光焊接有哪些優點,相信大家在生活中都會見過很多的焊接方法,那麼大家也多多少少了解過激光焊接在生活中的作用,其實激光焊接不僅是偶遇很多的作用,而且對比普通的焊技術還有很多的優點,那麼激光焊接有哪些優點?
激光焊接與其它焊接技術相比,激光焊接的主要優點是:
1、速度快、深度大、變形小。
2、能在室溫或特殊條件下進行焊接,焊接設備裝置簡單。例如,激光通過電磁場,光束不會偏移;激光在真空、空氣及某種氣體環境中均能施焊,並能通過玻璃或對光束透明的材料進行焊接。
3、可焊接難熔材料如鈦、石英等,並能對異性材料施焊,效果良好。
4、激光聚焦後,功率密度高,在高功率器件焊接時,深寬比可達5:1,最高可達10:1。
5、可進行微型焊接。激光束經聚焦後可獲得很小的光斑,且能精確定位,可應用於大批量自動化生產的微、小型工件的組焊中。(最小光斑可以到0、1mm)
6、可焊接難以接近的部位,施行非接觸遠距離焊接,具有很大的靈活性。尤其是近幾年來,在YAG激光加工技術中採用了光纖傳輸技術,及光纖連續激光器的普及使激光焊接技術獲得了更為廣泛的推廣和應用,更便於自動化集成。
7、激光束易實現光束按時間與空間分光,能進行多光束同時加工及多工位加工,為更精密的焊接提供了條件。
但是,激光焊接也存在著一定的局限性:
1、要求焊件裝配精度高,且要求光束在工件上的位置不能有顯著偏移。這是因為激光聚焦後光斑尺雨寸小,焊縫窄,為加填充金屬材料。若工件裝配精度或光束定位精度達不到要求,很容易造成焊接缺憾。
2、激光器及其相關系統的成本較高,一次性投資較大。
1、激光光束質量好
激光聚焦後,功率密度高。高功率低階模激光聚焦後,焦斑直徑小。
2、激光焊接速度快,深度大,變形小。
由於功率密度高,在激光焊接過程中在金屬材料中形成小孔,激光能量通過小孔傳遞到工件深部,橫向擴散較少。因此,激光束掃描過程中材料融合深度較大。速度快,單位時間焊接面積大。
3、激光焊接特別適用於焊接精密敏感零件
由於激光焊接機焊接縱橫比大,比能量小,熱影響區小,焊接變形小,特別適用於焊接精密和熱敏零件,可消除焊後修正和二次加工。
4、激光焊接機靈活性高
激光焊接機可實現任意角度焊接,可焊接難以接近的部位;可焊接各種復雜的焊接工件和形狀不規則的大型工件。實現任意角度焊接具有很大的靈活性。
5、激光焊接可以焊接難焊接的.材料
激光焊接不僅可用於多種異質金屬材料之間的焊接,還可用於鈦、鎳、鋅、銅、鋁、鉻、鈮、金、銀等金屬及其合金、鋼、可伐合金等。合金材料之間的焊接。
6、激光焊接機人工成本低
由於激光焊接時的熱輸入極低,焊後變形量很小,可以達到表面非常漂亮的焊接效果,因此激光焊接的後續處理很少,可以大大減少或消除巨大的拋光和整平工序上的人工。
7、激光焊接機操作簡單
激光焊接機焊接設備簡單,操作過程簡單易學,上手容易。對工作人員的專業性要求不高,節省人工成本。
8、激光焊接機安全性能強
高安全焊嘴只有在接觸金屬時才觸動開關才有效,並且觸摸開關具有體溫感應。
專用激光發生器在操作時有安全注意事項,操作時需佩戴激光發生器防護眼鏡,以減少對眼睛的傷害。
9、激光焊接機的工作環境多種多樣
激光焊接機可用於各種復雜的工作環境,可在常溫或特殊條件下進行焊接。例如,激光焊接在很多方面都類似於電子束焊接。其焊接質量略遜於電子束焊接,但電子束只能在真空中傳輸,因此焊接只能在真空中進行,而激光焊接技術可以更先進。用於廣泛的工作環境。
10、焊接系統高度靈活,易於實現自動化。
但是,激光焊接機也有一定的局限性。由於激光假期相關系統成本較高,一次性投資成本會更高。此外,激光焊接機還要求焊件安裝精度高,要求光源在商品工件上的位置不能有明顯偏差。
優點
1、聚焦後的激光束具有很高的功率密度,加熱速度快,可實現深熔焊和高速焊。由於激光加熱范圍小,在同等功率和焊接厚度條件下,焊接速度快、熱影響區小、焊接應力和變形小。
2、激光能發射、透射,能在空間傳播相當距離而衰減很小,可進行遠距離或一些難以接近部位的焊接;激光可通過光導纖維、棱鏡等光學方法彎曲傳輸、偏轉、聚焦,特別適合於微型零件、難以接近的部位或遠距離的焊接。
3、一台激光器可供多個工作台進行不同的工作,既可用於焊接,也可用於切割、合金化和熱處理,一機多用。
4、激光在大氣中損耗不大,可以穿過玻璃等透明物體,適合於在玻璃製成的密封容器里焊接被合金等劇毒材料;激光不受電磁場影響,不存在X射線防護,也不需要真空保護。
5、可以焊一般焊接方法難以焊接的材料,如高熔點金屬等,甚至可用於非金屬材料的焊接,如陶瓷、有機玻璃:焊後無需熱處理,適合於某些對熱輸入敏感材料的焊接。
缺點
1、 等離子屏蔽問題。在激光焊接中母材受熱熔化、汽化形成深熔小孔時,孔中充滿金屬蒸汽,金屬氣體與激光作用形成等離子雲。等離子雲吸收和反射性很強,降低金屬材料對激光的吸收率,使激光的能量利用率降低。此外等離子雲強烈時還可能對激光產生負透鏡效應,嚴重影響激光束的聚焦效果。
2、 橋接性差,焊縫裝夾精度要求高。激光光斑直徑很小,熱作用區小,橋接能力很差,對焊縫接頭對準的平整度和精度要求很高。
採用激光焊接時焊縫的縫隙寬度不能大於0、2mm,否則激光透過縫隙太多,能量損失很大。同時接頭兩側平整度太差時會發生焊接錯位,將嚴重影響焊接質量。這一方面對激光接頭的准備提出了很高的要求,另一方面要求裝夾精確,對裝夾的技術要求高,這都增加了工藝要求和焊接成本。在工業適用化上的技術難度較大。
3、 焊縫的硬度高,焊接熱裂紋傾向大。激光焊接時功率密度很大,熱作用區域很小,而熱輸入量小,所以焊接區域會產生很高的峰值溫度和溫度梯度,焊縫熔化金屬快速凝固收縮,這會帶來兩方面的影響:一是焊縫的硬度很高,有時可能大大高於母材,這在諸如船舶等特殊工業中的應用有所限制;二是對於某些金屬零件特別是經過深加工後存在高機械應力的金屬焊接後工件熱裂紋傾向大。
4、 凹陷及氣孔問題。激光焊接過程一般不採用添加填充材料,由於母材端面存在間隙、深熔小孔內金屬受熱汽化,焊接後焊縫處有時會存在凹陷。焊速高時焊接所形成的金屬蒸氣來不及從焊縫里跑出,殘留在快速熔化凝固後的焊縫里,也會形成氣孔。
5、 對高反射金屬如鋁、銅等的焊接十分困難。鋁銅及其合金對激光的反射非常高,起始的反射率高達90%以上,激光能量大部分被反射,難以形成深熔焊的小孔。