技術|激光焊接技術

激光焊接技術作為一項激光加工技術,早在1964年就應用在薄小零件的焊接中。隨著汽車工業的快速發展及人們需求的不斷提高,為滿足安全、環保和節能等要求,并實現焊接產品制造的自動化、柔性化與智能化發展,從20世紀80年代開始,激光焊接技術開始應用于汽車車身制造領域。據有關資料統計,歐美工業發達國家50%~70%的汽車零部件都是用激光加工完成的,其中主要以激光焊接和切割為主,激光焊接在汽車生產中已成為標準工藝。


工藝原理

激光的含義:LightAmplification by Stimulated Emission of Radiation(通過誘導放出實現光能增幅)。

LASER

L -  Light                         光線

A -  Amplification by       放大

S -  Stimulated               激勵

E -  Emission of             發光

R -  Radiation                輻射

激光焊接的原理是由激光發生器發出的激光束,聚焦在焊絲表面上加熱,使焊絲受熱熔化,潤濕車身上的鋼板,填充鋼板接頭的間隙,形成焊縫最終實現良好的連接。焊接后形成銅焊絲與鋼板之間的釬焊連接,銅焊絲與鋼板分別為不同元素,其形成的焊接層,為兩種不同元素高溫后形成的融合。相較于傳統的點焊,這種焊接方式焊接質量更好,速度更快,焊接部位強度更高。 

22.jpg

圖1  激光焊接原理圖


以下為TRUMPF激光焊接視頻展示:




工藝優缺點

激光焊接的優點如下:

  • 熱影響區小。可將輸入熱量降到最低的需要量,熱影響區小,因此熱變形亦最小。

  • 非接觸式。可見即可焊,屬于非接觸式焊接,無需使用電極,沒有電極污染或受損的顧慮,機器的耗損及變形亦可降至最低。

  • 激光束易于聚焦、對準及受光學儀器所導引,可放置在離工件適當之距離,且可在工件周圍的機具或障礙間導引。

  • 激光束可聚焦在很小的區域,可自動焊接小型且間隔相近的部件。

  • 易于采用數控方式實現高速自動化焊接。 

激光焊接的缺點如下:

  • 焊件位置需非常準確確,務必在激光束的聚焦范圍內。

  • 最大可焊厚度受到滲透厚度限制,超過19mm的工件,不適合使用激光焊接。

  • 高反射性及高導熱性材料如鋁、銅及其他合金等,焊接性能會受激光強弱改變。

  • 當進行中能量至高能量的激光自動焊接時,需使用等離子控制器將熔池周圍的離子化氣體驅除,以確保焊道的再出現。

  • 能量轉換效率太低,通常低于10%。

  • 焊道快速凝固,可能有氣孔及脆化的顧慮。


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