激光焊接加工是激光材料加工技術(shù)的重要應(yīng)用之一,焊接過程屬于熱傳導(dǎo)型,即激光輻射加熱工件表面,表面熱量通過熱傳導(dǎo)向內(nèi)部擴(kuò)散。通過控制激光脈沖的峰值功率、能量、寬度、重復(fù)頻率等參數(shù),形成特定的熔池,使工件熔化。由于其獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn),已成功應(yīng)用于微小零件的精密焊接。
激光焊接加工機(jī)理:1、激光焊機(jī)的熱傳導(dǎo)焊接當(dāng)激光照射至材料表面時(shí),激光一部分被材料吸收,一部分被反射,將光能轉(zhuǎn)化為熱能并加熱熔化,材料表層的熱量繼續(xù)通過熱傳導(dǎo)傳遞到材料深處,將兩個(gè)焊件焊接在一起。2、激光深穿透焊接當(dāng)高功率密度的激光束照射至材料表面時(shí),材料被加熱熔化汽化,材料吸收光能并轉(zhuǎn)化為熱能。產(chǎn)生大量的金屬蒸汽,在蒸汽出表面時(shí)產(chǎn)生的反作用力下,熔化的金屬液體被向四周推出,形成凹坑。凹坑穿透得更深,隨著連續(xù)的激光照射。當(dāng)激光照射停止后,凹坑周圍的熔融液體回流,冷卻凝固后,兩個(gè)焊件焊接在一起。
激光焊接加工應(yīng)用:
1、制造應(yīng)用。激光焊接加工在國內(nèi)外汽車制造中應(yīng)用廣泛。在日本,鋼鐵工業(yè)用CO2激光焊接機(jī)代替閃光對(duì)焊來連接軋制鋼卷。在超薄板焊接的研究中,如厚度小于100微米的箔片,一直沒有辦法焊接,但特殊輸出功率波形的YAG激光焊接成功,顯示了激光焊接加工的廣闊前景。
2、粉末冶金領(lǐng)域。隨著科技的不斷發(fā)展,傳統(tǒng)技術(shù)制造的材料已經(jīng)不能滿足要求,很多工業(yè)技術(shù)對(duì)材料有特殊要求。進(jìn)入粉末冶金材料加工領(lǐng)域的激光焊接機(jī),為粉末冶金材料的應(yīng)用帶來了新的發(fā)展前景。比如用粉末冶金材料連接常用的釬焊方法來焊接金剛石。由于結(jié)合強(qiáng)度低,熱影響區(qū)寬,特別是無法適應(yīng)高溫高強(qiáng)度的要求,焊料熔化脫落,使用激光焊接機(jī)可以提高耐高溫性能和焊接強(qiáng)度。
3、電子工業(yè)。激光焊接加工已廣泛應(yīng)用于電子行業(yè)。由于熱影響區(qū)小、熱集中快、熱應(yīng)力小,激光焊接在集成電路和半導(dǎo)體器件的封裝中顯示出獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。在真空器件的開發(fā)中,激光焊接加工也得到了應(yīng)用。
4、汽車工業(yè)。如今,激光焊接加工生產(chǎn)線已經(jīng)大規(guī)模出現(xiàn)在汽車制造業(yè)中,成為汽車制造業(yè)的杰出成就之一。許多汽車制造商采用了激光焊接和切割技術(shù),高強(qiáng)度鋼激光焊接組件以其優(yōu)異的性能越來越多地應(yīng)用于汽車車身制造。由于汽車工業(yè)體積大、自動(dòng)化程度高,激光焊接加工設(shè)備將向大功率、多路方向發(fā)展。