① 激光焊接的优缺点
激光焊接的优缺点
激光焊接的优缺点, 近年来,经过研究人员不断的探索和创新,激光焊接在这个社会运用很广,之所以可以被广泛的应用,肯定是有其优势所在,但有优势就有劣势,下面来看看激光焊接的优缺点吧。
优点
1、聚焦后的激光束具有很高的功率密度,加热速度快,可实现深熔焊和高速焊。由于激光加热范围小,在同等功率和焊接厚度条件下,焊接速度快、热影响区小、焊接应力和变形小。
2、激光能发射、透射,能在空间传播相当距离而衰减很小,可进行远距离或一些难以接近部位的焊接;激光可通过光导纤维、棱镜等光学方法弯曲传输、偏转、聚焦,特别适合于微型零件、难以接近的部位或远距离的焊接。
3、一台激光器可供多个工作台进行不同的工作,既可用于焊接,也可用于切割、合金化和热处理,一机多用。
4、激光在大气中损耗不大,可以穿过玻璃等透明物体,适合于在玻璃制成的密封容器里焊接被合金等剧毒材料;激光不受电磁场影响,不存在X射线防护,也不需要真空保护。
5、可以焊一般焊接方法难以焊接的材料,如高熔点金属等,甚至可用于非金属材料的焊接,如陶瓷、有机玻璃:焊后无需热处理,适合于某些对热输入敏感材料的焊接。
缺点
激光焊接虽然有上述诸多优点,但是在实际应用中人们也发现了激光焊接的许多不足之处:
1、 等离子屏蔽问题。在激光焊接中母材受热熔化、汽化形成深熔小孔时,孔中充满金属蒸汽,金属气体与激光作用形成等离子云。等离子云吸收和反射性很强,降低金属材料对激光的吸收率,使激光的能量利用率降低。此外等离子云强烈时还可能对激光产生负透镜效应,严重影响激光束的聚焦效果。
2、 桥接性差,焊缝装夹精度要求高。激光光斑直径很小,热作用区小,桥接能力很差,对焊缝接头对准的平整度和精度要求很高。采用激光焊接时焊缝的缝隙宽度不能大于0、2mm,否则激光透过缝隙太多,能量损失很大。
同时接头两侧平整度太差时会发生焊接错位,将严重影响焊接质量。这一方面对激光接头的准备提出了很高的要求,另一方面要求装夹精确,对装夹的技术要求高,这都增加了工艺要求和焊接成本。在工业适用化上的技术难度较大。
3、 焊缝的硬度高,焊接热裂纹倾向大。激光焊接时功率密度很大,热作用区域很小,而热输入量小,所以焊接区域会产生很高的峰值温度和温度梯度,焊缝熔化金属快速凝固收缩,这会带来两方面的影响:
一是焊缝的硬度很高,有时可能大大高于母材,这在诸如船舶等特殊工业中的应用有所限制;二是对于某些金属零件特别是经过深加工后存在高机械应力的金属焊接后工件热裂纹倾向大。
4、 凹陷及气孔问题。激光焊接过程一般不采用添加填充材料,由于母材端面存在间隙、深熔小孔内金属受热汽化,焊接后焊缝处有时会存在凹陷。焊速高时焊接所形成的金属蒸气来不及从焊缝里跑出,残留在快速熔化凝固后的焊缝里,也会形成气孔。
5、 对高反射金属如铝、铜等的焊接十分困难。铝铜及其合金对激光的反射非常高,起始的反射率高达90%以上,激光能量大部分被反射,难以形成深熔焊的小孔。
6、 采用激光焊接一个很致命的缺点是焊接设备成本很高,同时激光器的能量利用率低,以激光器为例总效率小于20%。而且大功率激光器运行时对昂贵的He气消耗巨大,生产成本也增加很大。
但是激光焊接的熔深并非与激光功率成正比的增长,以低碳钢焊接为例,焊接熔深大概与功率的Ɔ、 6次方成正比。在20KW的激光功率下,熔深最大为15-20mm,功率达到90KW时最大熔深也只有45mm。
其主要原因是:
1、 熔深再增大时焊口侧壁的熔化金属会跨接起来,阻碍激光通过;
2、高功率激光焊接时将产生大量的等离子体,而去除等离子体也越来越困难,对激光的屏蔽也越来越严重。激光器的输出镜由于温度的升高而产生应变,聚光性能也会越来越差,尤其在长时间使用时影响更是巨大。
激光焊接与其它焊接技术相比,激光焊接的主要优点是:
1、速度快、深度大、变形小。
2、能在室温或特殊条件下进行焊接,焊接设备装置简单。例如,激光通过电磁场,光束不会偏移;激光在真空、空气及某种气体环境中均能施焊,并能通过玻璃或对光束透明的材料进行焊接。
3、可焊接难熔材料如钛、石英等,并能对异性材料施焊,效果良好。
4、激光聚焦后,功率密度高,在高功率器件焊接时,深宽比可达5:1,最高可达10:1。
5、可进行微型焊接。激光束经聚焦后可获得很小的光斑,且能精确定位,可应用于大批量自动化生产的微、小型工件的组焊中。(最小光斑可以到0、1mm)
6、可焊接难以接近的部位,施行非接触远距离焊接,具有很大的灵活性。尤其是近几年来,在YAG激光加工技术中采用了光纤传输技术,及光纤连续激光器的普及使激光焊接技术获得了更为广泛的推广和应用,更便于自动化集成。
7、激光束易实现光束按时间与空间分光,能进行多光束同时加工及多工位加工,为更精密的焊接提供了条件。
但是,激光焊接也存在着一定的局限性:
1、要求焊件装配精度高,且要求光束在工件上的位置不能有显著偏移。这是因为激光聚焦后光斑尺雨寸小,焊缝窄,为加填充金属材料。若工件装配精度或光束定位精度达不到要求,很容易造成焊接缺憾。
2、激光器及其相关系统的成本较高,一次性投资较大。
激光焊接机优缺点是什么
1、激光焊接机激光焊接模式
激光焊接可分为导热焊接和深熔焊接。前一种热量通过热传导扩散到工件内部,只有焊缝表面熔化。工件内部未完全穿透,基本上不发生汽化,主要用于低速薄壁。材料的焊接;后者不仅完全穿透材料,而且蒸发材料以形成大量的等离子体。由于大的热量,在熔池的前端发生锁孔现象。
深穿透焊接可以彻底穿透工件。具有高输入能量和快速焊接速度,是最广泛使用的激光焊接模式。
2、激光焊接的焊缝形状和微观结构
由于激光产生的光斑尺寸较小,焊缝周围的热影响区比普通焊接工艺小得多,激光焊接一般不需要填充金属,因此焊缝表面是连续均匀的,外表很美。诸如孔隙和裂缝之类的表面缺陷非常适用于焊缝轮廓至关重要的应用。尽管聚焦区域相对较小,但激光束的能量密度很大(通常为103至108W/cm2)。
在焊接过程中,金属被非常快速地加热和冷却。熔池周围的温度梯度相对较大,因此接合强度通常高于基底金属的接合强度。相反,关节可塑性相对较低。目前,双焦点技术或复合焊接技术可以提高接头质量。
3、激光焊接的优缺点
激光焊接如此受重视的原因在于其独特的优势:
1、激光焊接可以实现高质量的接头强度和大的纵横比,焊接速度更快。
2、由于激光焊接不需要真空环境,因此可以通过透镜和光纤实现远程控制和自动化生产。
3、激光具有较大的功率密度,对难以焊接的材料(如钛,石英等)具有良好的焊接效果,可焊接不同性能的材料。
当然,激光焊接也有缺点:
1、激光和焊接系统部件较贵,因此初期投资和维护成本高于传统焊接工艺,经济效益差。
2、由于固体材料对激光的吸收率低,特别是在等离子体出现后(等离子体对激光具有吸收效应),激光焊接的转换效率通常较低(通常为5%至30%)。
3、由于激光焊接焦点小,工件接头设备精度高,设备偏差小,加工误差大。
随着激光焊接的普及和激光器的商业化生产,激光设备的价格大幅下降。高功率激光器的发展以及新型复合焊接方法的开发和应用也改善了激光焊接转换效率的缺点。
据信,在不久的将来,激光焊接将逐步取代传统的焊接工艺(如电弧焊和电阻焊)。成为工业焊接的主要方式。作为一种新型材料,不锈钢由于其耐腐蚀性和可成形性而被广泛应用于航空航天,汽车零部件等领域。
激光焊接在不锈钢中的应用占有非常重要的地位,特别是在汽车工业中,车身全部通过焊接连接。
但是,由于诸多因素,不锈钢板焊接存在变形问题,控制难度大,不利于相关领域的可持续发展。因此,加强对不锈钢板激光焊接变形的研究具有重要意义。
焊接变形的危害及影响焊接变形的主要因素
影响焊接变形的主要因素是焊接电流,脉冲宽度和频率。随着焊接电流的增加,焊缝宽度增大,飞溅现象逐渐发生,导致焊缝表面氧化变形,并伴有粗糙感;当脉冲宽度达到一定水平时,脉冲宽度增加,使焊接接头的强度增加。
材料表面上的传热能量消耗也增加。蒸发导致液体溅出熔池,导致焊点的横截面积小,从而影响接头强度。
焊接频率对不锈钢板焊接变形的影响与钢板的厚度密切相关。对于0、5mm不锈钢板,当频率达到2Hz时,焊接重叠率较高;当频率达到5Hz时,焊缝严重烧伤,热影响区域变宽,变形大。可以看出,加强焊接变形的有效控制势在必行。
② 焊接方法
常用焊接方法及特点
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一、什么是钎焊?钎焊是如何分类的?钎焊的接头形式有何特点?
钎焊是利用熔点比母材低的金属作为钎料,加热后,钎料熔化,焊件不熔化,利用液态钎料润湿母材,填充接头间隙并与母材相互扩散,将焊件牢固的连接在一起。
根据钎料熔点的不同,将钎焊分为软钎焊和硬钎焊。
(1)软钎焊:软钎焊的钎料熔点低于450°C,接头强度较低(小于70 MPa)。
(2)硬钎焊:硬钎焊的钎料熔点高于450°C,接头强度较高(大于200 MPa)。
钎焊接头的承载能力与接头连接面大小有关。因此,钎焊一般采用搭接接头和套件镶接,以弥补钎焊强度的不足。
二、电弧焊的分类有哪些,有什么优点?
利用电弧作为热源的熔焊方法,称为电弧焊。可分为手工电弧焊、埋弧自动焊和气体保护焊等三种。手工自动焊的最大优点是设备简单,应用灵活、方便,适用面广,可焊接各种焊接位置和直缝、环缝及各种曲线焊缝。尤其适用于操作不变的场合和短小焊缝的焊接;埋弧自动焊具有生产率高、焊缝质量好、劳动条件好等特点;气体保护焊具有保护效果好、电弧稳定、热量集中等特点。
三、焊条电弧焊时,低碳钢焊接接头的组成、各区域金属的组织与性能有何特点?
(1)焊接接头由焊缝金属和热影响区组成。
1)焊缝金属:焊接加热时,焊缝处的温度在液相线以上,母材与填充金属形成共同熔池,冷凝后成为铸态组织。在冷却过程中,液态金属自熔合区向焊缝的中心方向结晶,形成柱状晶组织。由于焊条芯及药皮在焊接过程中具有合金化作用,焊缝金属的化学成分往往优于母材,只要焊条和焊接工艺参数选择合理,焊缝金属的强度一般不低于母材强度。
2)热影响区:在焊接过程中,焊缝两侧金属因焊接热作用而产生组织和性能变化的区域。
(2)低碳钢的热影响区分为熔合区、过热区、正火区和部分相变区。
1)熔合区 位于焊缝与基本金属之间,部分金属焙化部分未熔,也称半熔化区。加热温度约为1 490~1 530°C,此区成分及组织极不均匀,强度下降,塑性很差,是产生裂纹及局部脆性破坏的发源地。
2)过热区 紧靠着熔合区,加热温度约为1 100~1 490°C。由于温度大大超过Ac3,奥氏体晶粒急剧长大,形成过热组织,使塑性大大降低,冲击韧性值下降25%~75%左右。
3)正火区 加热温度约为850~1 100°C,属于正常的正火加热温度范围。冷却后得到均匀细小的铁素体和珠光体组织,其力学性能优于母材。
4)部分相变区 加热温度约为727~850°C。只有部分组织发生转变,冷却后组织不均匀,力学性能较差。
四、什么是电阻焊?电阻焊分为哪几种类型、分别用于何种场合?
电阻焊是利用电流通过工件及焊接接触面间所产生的电阻热,将焊件加热至塑性或局部熔化状态,再施加压力形成焊接接头的焊接方法。
电阻焊分为点焊、缝焊和对焊3种形式。
(1)点焊:将焊件压紧在两个柱状电极之间,通电加热,使焊件在接触处熔化形成熔核,然后断电,并在压力下凝固结晶,形成组织致密的焊点。
点焊适用于焊接4 mm以下的薄板(搭接)和钢筋,广泛用于汽车、飞机、电子、仪表和日常生活用品的生产。
(2)缝焊:缝焊与点焊相似,所不同的是用旋转的盘状电极代替柱状电极。叠合的工件在圆盘间受压通电,并随圆盘的转动而送进,形成连续焊缝。
缝焊适宜于焊接厚度在3 mm以下的薄板搭接,主要应用于生产密封性容器和管道等。
(3)对焊:根据焊接工艺过程不同,对焊可分为电阻对焊和闪光对焊。
1)电阻对焊 焊接过程是先施加顶锻压力(10~15 MPa),使工件接头紧密接触,通电加热至塑性状态,然后施加顶锻压力(30~50 MPa),同时断电,使焊件接触处在压力下产生塑性变形而焊合。
电阻对焊操作简便,接头外形光滑,但对焊件端面加工和清理要求较高,否则会造成接触面加热不均匀,产生氧化物夹杂、焊不透等缺陷,影响焊接质量。因此,电阻对焊一般只用于焊接直径小于20 mm、截面简单和受力不大的工件。
2)闪光对焊 焊接过程是先通电,再使两焊件轻微接触,由于焊件表面不平,使接触点通过的电流密度很大,金属迅速熔化、气化、爆破,飞溅出火花,造成闪光现象。继续移动焊件,产生新的接触点,闪光现象不断发生,待两焊件端面全部熔化时,迅速加压,随即断电并继续加压,使焊件焊合。
闪光对焊的接头质量好,对接头表面的焊前清理要求不高。常用于焊接受力较大的重要工件。闪光对焊不仅能焊接同种金属,也能焊接铝钢、铝铜等异种金属,可以焊接0.01 mm的金属丝,也可以焊接直径500 mm的管子及截面为20 000 mm2的板材。
五、激光焊的基本原理是什么?有何特点及用途?
激光焊利用聚焦的激光束作为能源轰击工件所产生的热量进行焊接。
激光焊具有如下特点:
1)激光束能量密度大,加热过程极短,焊点小,热影响区窄,焊接变形小,焊件尺寸精度高;
2)可以焊接常规焊接方法难以焊接的材料,如焊接钨、钼、钽、锆等难熔金属;
3)可以在空气中焊接有色金属,而不需外加保护气体;
4)激光焊设备较复杂,成本高。
激光焊可以焊接低合金高强度钢、不锈钢及铜、镍、钛合金等;异种金属以及非金属材料(如陶瓷、有机玻璃等);目前主要用于电子仪表、航空、航天、原子核反应堆等领域。
六、电子束焊的基本原理是什么?有何特点及用途?
电子束焊利用在真空中利用聚焦的高速电子束轰击焊接表面,使之瞬间熔化并形成焊接接头。
电子束焊具有以下特点:
1)能量密度大,电子穿透力强;
2)焊接速度快,热影响取消,焊接变形小;
3)真空保护好,焊缝质量高,特别适用于活波金属的焊接。
电子束焊用于焊接低合金钢、有色金属、难熔金属、复合材料、异种材料等,薄板、厚板均可。特别适用于焊接厚件及
③ 常见焊接方法有几种
焊接种类方法:
1、焊条电弧焊:
原理——用手工操作焊条进行焊接的电弧焊方法。利用焊条与焊件之间建立起来的稳定燃烧的电弧,使焊条和焊件熔化,从而获得牢固的焊接接头。属气-渣联合保护。
主要特点——操作灵活;待焊接头装配要求低;可焊金属材料广;焊接生产率低;焊缝质量依赖性强(依赖于焊工的操作技能及现场发挥)。
应用——广泛用于造船、锅炉及压力容器、机械制造、建筑结构、化工设备等制造维修行业中。适用于(上述行业中)各种金属材料、各种厚度、各种结构形状的焊接。
2、埋弧焊(自动焊):
原理——电弧在焊剂层下燃烧。利用焊丝和焊件之间燃烧的电弧产生的热量,熔化焊丝、焊剂和母材(焊件)而形成焊缝。属渣保护。
主要特点——焊接生产率高;焊缝质量好;焊接成本低;劳动条件好;难以在空间位置施焊;对焊件装配质量要求高;不适合焊接薄板(焊接电流小于100A时,电弧稳定性不好)和短焊缝。
应用——广泛用于造船、锅炉、桥梁、起重机械及冶金机械制造业中。凡是焊缝可以保持在水平位置或倾斜角不大的焊件,均可用埋弧焊。板厚需大于5毫米(防烧穿)。焊接碳素结构钢、低合金结构钢、不锈钢、耐热钢、复合钢材等。
3、二氧化碳气体保护焊(自动或半自动焊):
原理:利用二氧化碳作为保护气体的熔化极电弧焊方法。属气保护。主要特点——焊接生产率高;焊接成本低;焊接变形小(电弧加热集中);焊接质量高;操作简单;飞溅率大;很难用交流电源焊接;抗风能力差;不能焊接易氧化的有色金属。
4、MIG/MAG焊(熔化极惰性气体/活性气体保护焊):
MIG焊原理——采用惰性气体作为保护气,使用焊丝作为熔化电极的一种电弧焊方法。保护气通常是氩气或氦气或它们的混合气。MIG用惰性气体,MAG在惰性气体中加入少量活性气体,如氧气、二氧化碳气等。
5、TIG焊(钨极惰性气体保护焊)
原理——在惰性气体保护下,利用钨极与焊件间产生的电弧热熔化母材和填充焊丝(也可不加填充焊丝),形成焊缝的焊接方法。焊接过程中电极不熔化。
6、等离子弧焊
原理——借助水冷喷嘴对电弧的拘束作用,获得高能量密度的 等离子弧进行焊接的方法。
焊接注意事项:
一、电弧的长度
电弧的长度与焊条涂料种类和药皮厚度有关系。但都应尽可能采取短弧,特别是低氢焊条。电弧长可能造成气孔。短弧可避免大气中的O2、N2等有害气体侵入焊缝金属,形成氧化物等不良杂质而影响焊缝质量。
二、焊接速度
适宜的焊接速度是以焊条直径、涂料类型、焊接电流、被焊接物的热容量、结构开头等条件有其相应变化,不能作出标准的规定。保持适宜的焊接速度,熔渣能很好的覆盖着熔潭。使熔潭内的各种杂质和气体有充分浮出时间,避免形成焊缝的夹渣和气孔。在焊接时如运棒速度太快,焊接部位冷却时,收缩应力会增大,使焊缝产生裂缝。
焊丝选用的要点
焊丝的选择要根据被焊钢材种类、焊接部件的质量要求、焊接施工条件(板厚、坡口形状、焊接位置、焊接条件、焊后热处理及焊接操作等待)、成本等综合考虑。
④ 有机玻璃,有焊有机玻璃的焊机吗用什么设备能完美焊接
焊接有机玻璃的焊机就叫:有机玻璃焊机,方式是通过焊接头加热熔融有机玻璃和焊丝进行粘结
购买焊机需要注意:PVC和亚克力的焊机型号是不一样的
⑤ 激光焊接与传统焊接技术有什么区别
你好,激光焊接与传统焊接的区别如下:
1、激光焊接属非接触式焊接,作业过程不需加压,焊接速度快、功效高、深度大、残余应力和变形小,能在室温或特殊条件下(如封闭的空间)进行焊接,焊接设备装置简单,不产生X射线。
2、可焊接如高熔点金属的难熔材料,甚至可用于如陶瓷、有机玻璃等非金属材料的焊接,对异形材料施焊,效果良好,且具有很大的灵活性,可对于焊接难以接近的部位施行非接触远距离焊接。
3、激光束经聚焦可获得很小的光斑,由于不受磁场影响且能精确定位,因此,可进行微型焊接,适用于大批量自动化生产的微、小型工件的组焊中。
4、激光束易实现光束按时间与空间分光,可以切换装置将激光束传送举多个工作站,因此,能进行多光束同时加工及多工位加工,为更精密的焊接提供了条件。
5、激光焊接因属无接触加工,没有工具损耗和工具调换等问题,同时,其不需使用电极,因此没有电极污染或受损的顾虑,且易于以自动化进行高速焊接。亦可以数位或电脑控制。
6.技术要求只要会点基本电脑知识,普通员工即可,不像传统焊接机需操作经验高,技术好的师傅。从而再一次为企业节约相对一部分资金。
⑥ 普通玻璃,铁,有机玻璃 做容器,哪个保温效果最好用什么焊接
开水装在容器中降温的原因有两种,红外辐射和热传导。铁的保温效果是专最差的(金属的自由属电子容易导热)。玻璃和有机玻璃比较好。但有机玻璃长时间装开水会导致有机玻璃老化。而日常生活中的保温瓶都是采用中心为真空的玻璃瓶,因为真空状态下热得失散只能通过红外辐射散失的,而不能通过热传导散失。