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探讨激光焊接技术的发展与应用

发布时间: 2022-03-17 10:54:35 浏览:

摘要:随着科技的发展,激光焊接技术逐渐取替了传统的焊接技术,得到了越来越多的应用,特别是在发达国家的工业焊接中。激光焊接技术自发明以来也在不断的发展中,随着新设备的不断研发,激光焊接技术也日臻成熟,本文介绍了激光技术的发展以及其在现代工艺中的应用。

关键词:激光焊接技术;发展;应用

焊接技术的发展已经经历了一百多年的发展历史,产生了多种焊接技术,在工业发展中得到了广泛的应用。二十世纪后期,新能源的开发和新设备的研制,激光焊接技术也开始渐渐得到了应用,使焊接技术进入了一个新的发展时期,达到了一个较高的水平。现阶段,激光焊接技术也在不断的发展中,适用于高强钢以及一些复合材料的焊接,在现在的加工制造行业得到高度的重视。

一、激光焊接技术

激光焊接技术是利用高强度的激光束聚集后转化的高温来进行焊接的新型熔化焊接技术,激光材料受激产生的高强度激光可以在极短的时间内将光能转化为热能,然后利用转化的高温对材料进行熔化焊接。激光焊接技术主要对比较精密的零件和薄壁材料进行焊接,其使用的激光器主要有两大类即固体焊接器和气体焊接器,可以实现点焊、密封焊等多种方式的焊接。

1.激光焊接的种类

激光焊接技术分为脉冲激光焊接技术和连续激光焊接技术,其中脉冲激光焊接技术主要适用于电子工业和仪表工业中微型零件的焊接,在焊接中可以实现毫米级的薄片,丝的焊接,甚至微米级的薄膜的焊接。例如集成电路片上引线的焊接以及微波期间中速调管的钽片和钼片的焊接,连续激光焊接主要使用大功率二氧化碳气体激光器, 对于薄板的精密焊接或是厚板的深穿焊接都能够适用。

2.激光焊接的特点

与传统的焊接技术相比,激光焊接技术具有更多的优点,主要表现为以下几个方面:

第一,激光的能量密度更大,并且在释放中更加迅速,可以避免缓慢释放热量给部件造成的损伤和变形,在精密零件和对热量比较敏感的材料上的加工比较具有优势。

第二,在焊接时不用担心材料被氧化,不需要进行气体保护,可以在普通空气环境中直接进行焊接。

第三,激光焊接技术不仅能对绝缘材料进行焊接,甚至可以将金属材料和非金属材料焊接在一起,也可以对不同的金属材料进行焊接。

第四,激光焊接的装置可以不与被焊接的部件进行接触,由于激光也是光的一种,因此可以通过反射镜等工具将光线在任何地方进行聚焦,然后到达焊接部位,这样可以焊接一些别的焊接方法无法接触到的部位,例如真空管中电极的焊接。

第五,激光焊接技术的激光束不会出现磨损,并且能长时间的稳定工作。

激光焊接技术同时也具有一些缺点:一是对焊件的装配精度比较高,并且在焊接过程中,光束在部件上的位置不能出现偏移,否则就会出现焊接缺陷。二是激光焊接的成本比普通焊接要高,在焊接装备的投资上比较大。

二、激光焊接在加工生产中的应用

激光焊接技术一般的应用领域为航空航天、汽车制造、轮船制造等行业工艺部件加工中的焊接。

1.激光焊接在汽车制造中的应用

在汽车制造领域,激光焊接已经形成了规模化,拥有了自动生产线和机器人焊接。在发达工业国家,激光加工零件已经占到了总汽车部件的百分之五十到百分之七十之多。其中主要就是激光焊接零件和激光切割零件,激光焊接已经是汽车制造工艺中的标准工艺。现如今,我国的汽车工业也开始重视激光焊接技术,目前已经在一部分汽车制造中进行了应用。

在汽车制造中,激光焊接技术主要用于汽车车身的拼焊和零件的焊接,激光焊接用于车身面板的焊接时可以将不同厚度的和不同的金属板焊在一起,这样可以达到最理想的金属组合,激光焊接技术焊接的车身很少有变形的情况出现,因此也不需要进行二次加工。同时,激光焊接技术还可以有效减少搭接宽度和一些加强部件的使用,从而可以有效减轻汽车本身的体积和重量。

激光拼焊是在车身的设计制造过程中,根据车身的不同设计要求对不同规格不同材料的钢板进行激光切割拼接,例如前挡风玻璃的框架、车门的内板等。激光拼焊同样可以减少零件、降低零件重量的作用,同时也可以减少焊接点、降低成本、提高焊接精确度。

2.激光焊接在飞机制造中的应用

在风机制造领域,激光焊接主要用于飞机大蒙皮的拼接和蒙皮与长桁的焊接,除此之外在机身附件的装配中也采用了激光焊接技术,例如腹鳍和襟翼的翼盒等。采用激光焊接技术进行三维空间的焊接拼合,制造的产品质量更好,并且生产效率也更高,也能起到一定的减重作用。

3.其他方面的应用

激光焊接技术就还可以应用于珠宝行业中例如金银首饰补孔、点焊砂眼、焊镶口等,可以增加珠宝首饰的美观程度以及满足不同材料的焊接。同时也可以应用于手机电池、电子元件以及传感器等通信行业的零件焊接,以及在其他多方面的领域都可以进行应用。

三、激光焊接的最新发展

自激光焊接技术产生以来,发展也从未停止过,在这方面的技术研究也日渐成熟,现阶段的发展主要体现在以下几个方面。

1.新型激光器的研发

目前市场上已经出现的新型激光器有直流板条式 CO 2 激光器、二极管泵浦的YAG激光器、CO激光器、半导体激光器、准分子激光器等。直流板条式CO2激光器的特点是激光束的质量更好,同时消耗的气体也比较少,运行稳定,很少出现维修情况,可以有效节省维修费用。准分子激光器的激光波长处于紫外线波段,其范围处在纳米级别,能够深入材料分子进行加工。

2.设备的智能化及加工的柔性化

激光设备的智能化为激光焊接提供了更有力的支持,智能化激光机的特点主要有以下几点:

第一,可以利用一台进行焊接、切割和打孔等多种功能;

第二,一台机器就可以进行多工位的加工,除了可以进行不同工位的分时加工,也可以进行几个工位的同时加工。

第三,光纤长度可以长度达到数十米, 能实现较远距离的焊接。

3.复合激光焊接

复合激光焊接技术早在上世纪七十年代就存在,但却是一直到近几年才逐渐技术才逐渐成熟稳定的。在进行复合加工时,激光产生的等离子体与电弧进行相互作用,互相之间会产生影响,这样一来可以避免每一种方法单独使用时产生的不足,达到复合的效果。采用这种复合加工的方式可以提升加工的效率和一些焊接性不太好的材料的焊接,使得焊接效果更加稳定。

4.激光焊接过程的控制

在激光焊接技术的控制方面,可以用电容传感系统进行测量和控制焦点所在的位置,原理是在传感器的基础上,让震荡频率随着焦点的变化发生变化,应用同样的原理,电容传感器也可以对焊接速度进行检测和控制。

四、总结

作为一种新型的焊接技术,激光焊接技术已经在各种工业生产中得到了应用,激光焊接技术焊接精密度高,焊接效果好,并且随着科技的发展,其应用将越来越广泛,但是现阶段机关焊接技术也还存在一些缺点,例如技术含量高,成本高等问题也亟待解决。相信在未来激光焊接技术会出现在更多领域,为人类的发展做出贡献。

参考文献:

[1]邹宏琨. 激光焊接技术的应用与发展.[J]山东工业技术.2015(7).

[2]董继同,张太起. 激光焊接技术的研究现状与应用[J].中小企业管理与科技.2015(16).

[3]雷强. 关于激光焊接技术的几点思考[J].科技展望.2014(21).

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