① 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。
② 焊接方法
常用焊接方法及特點
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一、什麼是釺焊?釺焊是如何分類的?釺焊的接頭形式有何特點?
釺焊是利用熔點比母材低的金屬作為釺料,加熱後,釺料熔化,焊件不熔化,利用液態釺料潤濕母材,填充接頭間隙並與母材相互擴散,將焊件牢固的連接在一起。
根據釺料熔點的不同,將釺焊分為軟釺焊和硬釺焊。
(1)軟釺焊:軟釺焊的釺料熔點低於450°C,接頭強度較低(小於70 MPa)。
(2)硬釺焊:硬釺焊的釺料熔點高於450°C,接頭強度較高(大於200 MPa)。
釺焊接頭的承載能力與接頭連接面大小有關。因此,釺焊一般採用搭接接頭和套件鑲接,以彌補釺焊強度的不足。
二、電弧焊的分類有哪些,有什麼優點?
利用電弧作為熱源的熔焊方法,稱為電弧焊。可分為手工電弧焊、埋弧自動焊和氣體保護焊等三種。手工自動焊的最大優點是設備簡單,應用靈活、方便,適用面廣,可焊接各種焊接位置和直縫、環縫及各種曲線焊縫。尤其適用於操作不變的場合和短小焊縫的焊接;埋弧自動焊具有生產率高、焊縫質量好、勞動條件好等特點;氣體保護焊具有保護效果好、電弧穩定、熱量集中等特點。
三、焊條電弧焊時,低碳鋼焊接接頭的組成、各區域金屬的組織與性能有何特點?
(1)焊接接頭由焊縫金屬和熱影響區組成。
1)焊縫金屬:焊接加熱時,焊縫處的溫度在液相線以上,母材與填充金屬形成共同熔池,冷凝後成為鑄態組織。在冷卻過程中,液態金屬自熔合區向焊縫的中心方向結晶,形成柱狀晶組織。由於焊條芯及葯皮在焊接過程中具有合金化作用,焊縫金屬的化學成分往往優於母材,只要焊條和焊接工藝參數選擇合理,焊縫金屬的強度一般不低於母材強度。
2)熱影響區:在焊接過程中,焊縫兩側金屬因焊接熱作用而產生組織和性能變化的區域。
(2)低碳鋼的熱影響區分為熔合區、過熱區、正火區和部分相變區。
1)熔合區 位於焊縫與基本金屬之間,部分金屬焙化部分未熔,也稱半熔化區。加熱溫度約為1 490~1 530°C,此區成分及組織極不均勻,強度下降,塑性很差,是產生裂紋及局部脆性破壞的發源地。
2)過熱區 緊靠著熔合區,加熱溫度約為1 100~1 490°C。由於溫度大大超過Ac3,奧氏體晶粒急劇長大,形成過熱組織,使塑性大大降低,沖擊韌性值下降25%~75%左右。
3)正火區 加熱溫度約為850~1 100°C,屬於正常的正火加熱溫度范圍。冷卻後得到均勻細小的鐵素體和珠光體組織,其力學性能優於母材。
4)部分相變區 加熱溫度約為727~850°C。只有部分組織發生轉變,冷卻後組織不均勻,力學性能較差。
四、什麼是電阻焊?電阻焊分為哪幾種類型、分別用於何種場合?
電阻焊是利用電流通過工件及焊接接觸面間所產生的電阻熱,將焊件加熱至塑性或局部熔化狀態,再施加壓力形成焊接接頭的焊接方法。
電阻焊分為點焊、縫焊和對焊3種形式。
(1)點焊:將焊件壓緊在兩個柱狀電極之間,通電加熱,使焊件在接觸處熔化形成熔核,然後斷電,並在壓力下凝固結晶,形成組織緻密的焊點。
點焊適用於焊接4 mm以下的薄板(搭接)和鋼筋,廣泛用於汽車、飛機、電子、儀表和日常生活用品的生產。
(2)縫焊:縫焊與點焊相似,所不同的是用旋轉的盤狀電極代替柱狀電極。疊合的工件在圓盤間受壓通電,並隨圓盤的轉動而送進,形成連續焊縫。
縫焊適宜於焊接厚度在3 mm以下的薄板搭接,主要應用於生產密封性容器和管道等。
(3)對焊:根據焊接工藝過程不同,對焊可分為電阻對焊和閃光對焊。
1)電阻對焊 焊接過程是先施加頂鍛壓力(10~15 MPa),使工件接頭緊密接觸,通電加熱至塑性狀態,然後施加頂鍛壓力(30~50 MPa),同時斷電,使焊件接觸處在壓力下產生塑性變形而焊合。
電阻對焊操作簡便,接頭外形光滑,但對焊件端面加工和清理要求較高,否則會造成接觸面加熱不均勻,產生氧化物夾雜、焊不透等缺陷,影響焊接質量。因此,電阻對焊一般只用於焊接直徑小於20 mm、截面簡單和受力不大的工件。
2)閃光對焊 焊接過程是先通電,再使兩焊件輕微接觸,由於焊件表面不平,使接觸點通過的電流密度很大,金屬迅速熔化、氣化、爆破,飛濺出火花,造成閃光現象。繼續移動焊件,產生新的接觸點,閃光現象不斷發生,待兩焊件端面全部熔化時,迅速加壓,隨即斷電並繼續加壓,使焊件焊合。
閃光對焊的接頭質量好,對接頭表面的焊前清理要求不高。常用於焊接受力較大的重要工件。閃光對焊不僅能焊接同種金屬,也能焊接鋁鋼、鋁銅等異種金屬,可以焊接0.01 mm的金屬絲,也可以焊接直徑500 mm的管子及截面為20 000 mm2的板材。
五、激光焊的基本原理是什麼?有何特點及用途?
激光焊利用聚焦的激光束作為能源轟擊工件所產生的熱量進行焊接。
激光焊具有如下特點:
1)激光束能量密度大,加熱過程極短,焊點小,熱影響區窄,焊接變形小,焊件尺寸精度高;
2)可以焊接常規焊接方法難以焊接的材料,如焊接鎢、鉬、鉭、鋯等難熔金屬;
3)可以在空氣中焊接有色金屬,而不需外加保護氣體;
4)激光焊設備較復雜,成本高。
激光焊可以焊接低合金高強度鋼、不銹鋼及銅、鎳、鈦合金等;異種金屬以及非金屬材料(如陶瓷、有機玻璃等);目前主要用於電子儀表、航空、航天、原子核反應堆等領域。
六、電子束焊的基本原理是什麼?有何特點及用途?
電子束焊利用在真空中利用聚焦的高速電子束轟擊焊接表面,使之瞬間熔化並形成焊接接頭。
電子束焊具有以下特點:
1)能量密度大,電子穿透力強;
2)焊接速度快,熱影響取消,焊接變形小;
3)真空保護好,焊縫質量高,特別適用於活波金屬的焊接。
電子束焊用於焊接低合金鋼、有色金屬、難熔金屬、復合材料、異種材料等,薄板、厚板均可。特別適用於焊接厚件及
③ 常見焊接方法有幾種
焊接種類方法:
1、焊條電弧焊:
原理——用手工操作焊條進行焊接的電弧焊方法。利用焊條與焊件之間建立起來的穩定燃燒的電弧,使焊條和焊件熔化,從而獲得牢固的焊接接頭。屬氣-渣聯合保護。
主要特點——操作靈活;待焊接頭裝配要求低;可焊金屬材料廣;焊接生產率低;焊縫質量依賴性強(依賴於焊工的操作技能及現場發揮)。
應用——廣泛用於造船、鍋爐及壓力容器、機械製造、建築結構、化工設備等製造維修行業中。適用於(上述行業中)各種金屬材料、各種厚度、各種結構形狀的焊接。
2、埋弧焊(自動焊):
原理——電弧在焊劑層下燃燒。利用焊絲和焊件之間燃燒的電弧產生的熱量,熔化焊絲、焊劑和母材(焊件)而形成焊縫。屬渣保護。
主要特點——焊接生產率高;焊縫質量好;焊接成本低;勞動條件好;難以在空間位置施焊;對焊件裝配質量要求高;不適合焊接薄板(焊接電流小於100A時,電弧穩定性不好)和短焊縫。
應用——廣泛用於造船、鍋爐、橋梁、起重機械及冶金機械製造業中。凡是焊縫可以保持在水平位置或傾斜角不大的焊件,均可用埋弧焊。板厚需大於5毫米(防燒穿)。焊接碳素結構鋼、低合金結構鋼、不銹鋼、耐熱鋼、復合鋼材等。
3、二氧化碳氣體保護焊(自動或半自動焊):
原理:利用二氧化碳作為保護氣體的熔化極電弧焊方法。屬氣保護。主要特點——焊接生產率高;焊接成本低;焊接變形小(電弧加熱集中);焊接質量高;操作簡單;飛濺率大;很難用交流電源焊接;抗風能力差;不能焊接易氧化的有色金屬。
4、MIG/MAG焊(熔化極惰性氣體/活性氣體保護焊):
MIG焊原理——採用惰性氣體作為保護氣,使用焊絲作為熔化電極的一種電弧焊方法。保護氣通常是氬氣或氦氣或它們的混合氣。MIG用惰性氣體,MAG在惰性氣體中加入少量活性氣體,如氧氣、二氧化碳氣等。
5、TIG焊(鎢極惰性氣體保護焊)
原理——在惰性氣體保護下,利用鎢極與焊件間產生的電弧熱熔化母材和填充焊絲(也可不加填充焊絲),形成焊縫的焊接方法。焊接過程中電極不熔化。
6、等離子弧焊
原理——藉助水冷噴嘴對電弧的拘束作用,獲得高能量密度的 等離子弧進行焊接的方法。
焊接注意事項:
一、電弧的長度
電弧的長度與焊條塗料種類和葯皮厚度有關系。但都應盡可能採取短弧,特別是低氫焊條。電弧長可能造成氣孔。短弧可避免大氣中的O2、N2等有害氣體侵入焊縫金屬,形成氧化物等不良雜質而影響焊縫質量。
二、焊接速度
適宜的焊接速度是以焊條直徑、塗料類型、焊接電流、被焊接物的熱容量、結構開頭等條件有其相應變化,不能作出標準的規定。保持適宜的焊接速度,熔渣能很好的覆蓋著熔潭。使熔潭內的各種雜質和氣體有充分浮出時間,避免形成焊縫的夾渣和氣孔。在焊接時如運棒速度太快,焊接部位冷卻時,收縮應力會增大,使焊縫產生裂縫。
焊絲選用的要點
焊絲的選擇要根據被焊鋼材種類、焊接部件的質量要求、焊接施工條件(板厚、坡口形狀、焊接位置、焊接條件、焊後熱處理及焊接操作等待)、成本等綜合考慮。
④ 有機玻璃,有焊有機玻璃的焊機嗎用什麼設備能完美焊接
焊接有機玻璃的焊機就叫:有機玻璃焊機,方式是通過焊接頭加熱熔融有機玻璃和焊絲進行粘結
購買焊機需要注意:PVC和亞克力的焊機型號是不一樣的
⑤ 激光焊接與傳統焊接技術有什麼區別
你好,激光焊接與傳統焊接的區別如下:
1、激光焊接屬非接觸式焊接,作業過程不需加壓,焊接速度快、功效高、深度大、殘余應力和變形小,能在室溫或特殊條件下(如封閉的空間)進行焊接,焊接設備裝置簡單,不產生X射線。
2、可焊接如高熔點金屬的難熔材料,甚至可用於如陶瓷、有機玻璃等非金屬材料的焊接,對異形材料施焊,效果良好,且具有很大的靈活性,可對於焊接難以接近的部位施行非接觸遠距離焊接。
3、激光束經聚焦可獲得很小的光斑,由於不受磁場影響且能精確定位,因此,可進行微型焊接,適用於大批量自動化生產的微、小型工件的組焊中。
4、激光束易實現光束按時間與空間分光,可以切換裝置將激光束傳送舉多個工作站,因此,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。
5、激光焊接因屬無接觸加工,沒有工具損耗和工具調換等問題,同時,其不需使用電極,因此沒有電極污染或受損的顧慮,且易於以自動化進行高速焊接。亦可以數位或電腦控制。
6.技術要求只要會點基本電腦知識,普通員工即可,不像傳統焊接機需操作經驗高,技術好的師傅。從而再一次為企業節約相對一部分資金。
⑥ 普通玻璃,鐵,有機玻璃 做容器,哪個保溫效果最好用什麼焊接
開水裝在容器中降溫的原因有兩種,紅外輻射和熱傳導。鐵的保溫效果是專最差的(金屬的自由屬電子容易導熱)。玻璃和有機玻璃比較好。但有機玻璃長時間裝開水會導致有機玻璃老化。而日常生活中的保溫瓶都是採用中心為真空的玻璃瓶,因為真空狀態下熱得失散只能通過紅外輻射散失的,而不能通過熱傳導散失。