激光焊接在汽车行业上的运用
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激光焊接技术应用第一篇:激光焊接技术的基本原理及应用激光焊接技术是一种高效、高精度的焊接方法,被广泛应用于航空航天、汽车、电子、医疗、机械等行业。
它主要利用激光束的高能量密度和狭窄聚焦的特性,将金属材料熔化并凝固成为一体。
下面将详细介绍激光焊接技术的基本原理及应用。
一、激光焊接技术的基本原理激光焊接技术是通过高能量密度的激光束对金属材料进行加热,使其熔化和凝固,实现金属之间的连接。
在激光焊接过程中,激光束被聚焦到比光束直径更小的区域内,形成数十万至数百万度的高温点。
这样的高温点可以迅速将金属熔化融合,并形成稳定的焊接连接。
激光焊接技术具有以下几个基本特点:1. 较高的功率密度:利用激光束的高能量密度加热金属材料,可以迅速进行熔化和凝固,实现高效、快速的焊接。
2. 狭窄的焊接区域:激光束可被聚焦到小于0.2mm的区域内,能够实现高精度、高质量的焊接。
3. 快速焊接速度:激光焊接可达到每秒10米的快速焊接速度,能够快速完成大批量的生产任务。
二、激光焊接技术的应用激光焊接技术被广泛应用于各种各样的工业领域。
下面是具体的应用举例:1. 航空航天领域:激光焊接技术能够实现高强度、高质量的金属结构焊接,因此在航空航天领域被广泛应用。
它可以用于制造飞机引擎部件、机身连接结构等。
2. 汽车行业:激光焊接技术可以用于汽车制造中的零部件制造和组装。
它可以用于车身、引擎、制动系统等组件的焊接,保证汽车安全性和性能。
3. 电子行业:激光焊接技术可以制造电子产品中的电池、触摸屏、芯片等关键部件。
它可以实现高精度的焊接,提高了产品的质量和可靠性。
4. 医疗行业:激光焊接技术可以用于医用器械的制造中。
例如,可以使用激光焊接技术制造人工关节、牙齿种植体等。
5. 其他行业:激光焊接技术还可以用于钢结构、家用电器、建筑材料等领域。
例如,它可以用于建筑钢结构的连接和家用电器中的焊接。
总之,激光焊接技术的应用领域非常广泛,优势明显,随着技术的不断发展,激光焊接技术将在各行各业的应用中得到更加广泛的推广和使用。
激光制造技术的应用现状和展望激光制造技术是一种应用广泛且高效的工艺技术,它通过激光束的加工、切割、焊接、打标等方式,可以以高精度和高速度对各类材料进行加工。
激光制造技术已经在许多领域得到了广泛应用,如汽车制造、航空航天、电子产品制造等,取得了显著的成果,并且展望未来仍有巨大的发展潜力。
目前,激光制造技术在汽车制造领域的应用非常广泛。
例如,在汽车制造过程中,激光焊接技术可以用于焊接汽车车身和车桥,具有高质量和高效率的优势。
激光切割技术可以用于切割汽车车门和汽车车顶等零部件,其高精度和高速度可以大大提高生产效率。
此外,激光打标技术可以应用于汽车发动机和车身上,用来进行产品标识和追踪,提高产品质量和溯源能力。
在航空航天领域,激光制造技术也发挥着重要作用。
航空航天器结构通常要求轻、强、刚性好,而通过激光焊接、激光切割和激光打孔等技术可以制造出形状复杂、高质量的航空航天器部件。
激光金属沉积技术可以用于修复和加固航空发动机叶片等关键部件,在提高航空器安全性的同时也降低了维修成本。
在电子产品制造领域,激光制造技术也被广泛应用。
激光切割技术可以用于切割手机屏幕、平板电脑和电视屏幕等薄膜材料,具有高效率和高精度的特点。
激光焊接技术可以用于连接电子元器件,不仅提高了连接质量,还可以在不破坏其他元器件的情况下实现无接触连接。
此外,激光打标技术可以用于电子产品的标识和唯一编码,提高了产品的溯源能力和防伪能力。
展望未来,激光制造技术仍有很大的发展潜力。
随着激光技术的不断进步和降低成本,激光加工设备的普及将越来越广泛,应用也将进一步扩大。
例如,在医疗领域,激光制造技术可以用于制造医疗器械和人工器官,为医疗行业的发展提供更多的可能性。
在能源领域,激光制造技术可以用于制造太阳能电池板和核能设备等,为可再生能源和清洁能源的发展做出贡献。
总的来说,激光制造技术在各个领域的应用现状非常广泛,并且展望未来仍具有巨大的发展潜力。
随着技术的不断进步和创新,激光制造技术将为各个行业带来更多的机会和挑战,成为推动产业升级和经济发展的重要力量。
汽车车身激光焊接技术发展与运用发布时间:2022-09-21T02:35:38.680Z 来源:《科技新时代》2022年5期作者:邢彦咤[导读] 随着我国汽车制造行业的发展,无论是安全性能还是低碳环保特性,铝合金都成为重要可靠的构件材料邢彦咤长城汽车股份有限公司河北保定 071000摘要: 随着我国汽车制造行业的发展,无论是安全性能还是低碳环保特性,铝合金都成为重要可靠的构件材料,对于提升汽车整体强度有着重要的实用价值。
因此,焊接技术在汽车制造行业中成为基础工艺之一,本文就汽车车身激光焊接技术发展与运用进行分析。
关键词:汽车;车身;激光焊接引言在汽车车身焊接中,激光技术以其能量密度高、光束中性、可接近性好、非接触焊接等优点,在汽车零部件生产中发挥着不可估量的作用和价值。
近年来,中国大力鼓励新能源汽车的研发、创新和生产,出台了许多与新能源汽车相配套的政策、措施和法律法规,为汽车产业的发展注入了新的活力,提供了更好的保障,极大地促进了车身产品设计方法的多样化和新材料应用的新颖性。
加强汽车车身激光焊接技术发展与运用的研究具有重要的现实意义。
1 汽车车身焊接中存在的问题随着汽车行业对能源与环保问题的影响愈发严重,汽车轻量化成为汽车制造业发展的必然趋势,轻量化生产不仅可以节约能源与降低排放,而且还能改善汽车性能,提高汽车服务质量。
铝合金作为汽车轻量化生产的核心材料,表现出多种应用优势。
但是在实际应用过程中,其焊接技术存在着以下问题:①在汽车车身的焊接过程中,由于铝合金自身材料的性质因素影响,焊接接头处更容易出现软化现象,而这是降低车身强度的关键因素,严重影响了焊接结构的基本承载能力,进而造成不安全因素,甚至无法达到安全标准。
②铝合金材料表面容易生成一层难以熔化的氧化膜,因此在铝合金车身焊接时,会由于氧化膜的阻碍因素难以将母材熔化与熔合。
与此同时,氧化膜还有更高的比重,在焊接过程中难以浮出表面,这也导致更容易生成夹渣,或者出现未熔合、未焊透等现象,对于焊接设备的功率要求也更高。
激光加工技术在汽车零部件制造中的应用近年来,激光加工技术在汽车零部件制造领域中的应用越来越广泛,不仅提高了生产效率,还能大大降低成本和提升产品质量。
本文将对激光加工技术在汽车零部件制造中的应用进行详细介绍。
一、激光切割技术的应用激光切割技术是激光加工技术中最为常见的一种,它在汽车零部件制造中的应用也非常广泛,可以用于切割各种材料的板材和管材,例如汽车车身、底盘结构及发动机系统中的零部件等。
与传统的机械切割相比,激光切割技术具有精度高、速度快、处理范围大、没有机械切削的接触问题等优点。
此外,激光切割还可以在切割过程中对材料进行焊接、标记和打孔等处理,大大提高了生产效率。
二、激光打标技术的应用激光打标技术可以将需要标记的数据通过激光线在材料表面上刻印出来,用于制造汽车零件的品牌标志、规格型号、生产日期等数据及图形标识等,在汽车行业中广泛应用。
激光打标技术具有高精度、高速度、耐磨等特点,而且打印出来的标记清晰、持久,难以被模仿。
因此,在汽车零部件制造中广泛应用,是一种轻量级、环保且高端的标识制造技术。
三、激光焊接技术的应用激光焊接技术是一种高能量热源焊接技术,具有高功率密度、可控性强等特点,广泛应用于汽车制造的零部件中。
激光焊接可用于焊接汽车车身的门、屋盖、底盘等车身结构及发动机系统中的零部件等。
与传统的焊接技术相比,激光焊接具有精度高、接口强度高和变形小等优点,可以避免在加工过程中导致的振动和松动等问题,从而提高了汽车零件的质量和寿命。
四、激光熔覆修复技术的应用激光熔覆修复技术是一种先进的金属材料表面修复技术,广泛用于汽车制造中的发动机缸体铸件和铝合金车轮的修复等。
激光加热后的材料表面可以达到高温状态,然后通过制造、修复、调整的方式,将翻新的发动机缸体和车轮结构表面恢复到预期的使用状态。
激光熔覆技术具有高精度、低热变形、高修复效率的优点,可以大大降低修复成本和提升产品质量。
五、激光焊割复合技术的应用激光焊割复合技术是将激光焊接和切割技术集成在一起实现的一种复合加工技术。
汽车制造中的顶盖激光焊接工艺(总结).doc 汽车制造中的顶盖激光焊接工艺(总结)一、引言汽车制造工艺的重要性激光焊接技术的发展背景顶盖焊接在汽车制造中的作用二、激光焊接技术概述激光焊接的基本原理激光焊接的特点和优势激光焊接在汽车制造中的应用范围三、顶盖焊接工艺的重要性顶盖结构对汽车性能的影响顶盖焊接质量对整车安全性的影响顶盖焊接在现代汽车制造中的地位四、顶盖激光焊接工艺流程材料准备顶盖材料的选择和特性焊接材料的准备焊接设备和参数设置激光焊接设备的介绍焊接参数的设定原则焊接过程焊接前的准备工作实际焊接操作步骤焊接过程中的监控和调整五、顶盖激光焊接技术的关键点焊接接头设计激光功率和速度控制焊接路径规划焊接过程中的保护措施六、顶盖激光焊接的质量控制焊接质量的评价标准常见焊接缺陷及其成因质量控制的方法和措施七、顶盖激光焊接的自动化与智能化自动化焊接系统的应用智能化焊接技术的发展未来焊接技术的展望八、案例分析典型汽车制造企业顶盖焊接工艺案例工艺实施的效果分析案例中的创新点和改进措施九、顶盖激光焊接工艺的挑战与对策材料特性对焊接工艺的影响高效率生产的需求与挑战环境保护和能效管理十、实习心得与体会实习过程中的学习与成长对激光焊接技术的深入理解对汽车制造行业的感悟十一、结论顶盖激光焊接工艺的总结评价工艺的发展趋势和前景对未来汽车制造工艺的建议参考文献列出参考的激光焊接技术书籍、汽车制造标准、相关研究论文等附录实习日志摘录焊接工艺流程图焊接质量检测报告个人学习笔记和心得。
激光焊接技术在汽车顶盖的应用激光焊接技术是一种高效、精密的焊接方法,逐渐在汽车制造领域得到了广泛的应用。
在汽车制造过程中,顶盖是车身结构中一个重要的部分,激光焊接技术在汽车顶盖的生产中发挥着重要作用。
本文将对激光焊接技术在汽车顶盖的应用进行介绍和分析。
让我们来了解一下激光焊接技术的基本原理。
激光焊接是利用激光束的高能量来熔化金属,从而实现焊接的方法。
激光束的能量很容易被集中到一个小的区域,因此可以实现高精度的焊接。
在汽车制造中,特别是在顶盖的生产过程中,激光焊接技术可以大大提高生产效率和焊接质量。
激光焊接技术在汽车顶盖的应用主要可以分为以下几个方面:1. 材料选择:汽车顶盖通常由金属材料制成,例如铝合金、镁合金等。
激光焊接技术对于这些金属材料都有很好的适应性,可以实现高质量的焊接。
2. 焊接工艺:激光焊接技术可以实现高速焊接,从而提高生产效率。
由于激光焊接的高能量聚焦特性,可以实现焊接接头的精确控制,从而提高焊接质量。
3. 自动化生产:激光焊接技术可以与自动化生产线结合,实现全自动的汽车顶盖生产。
这不仅降低了人工成本,还提高了生产效率和一致性。
4. 节能环保:激光焊接技术不需要额外的焊接材料,可以减少焊接过程中的污染物排放,符合节能环保的要求。
激光焊接技术在汽车顶盖的应用可以大大提高汽车制造的生产效率和产品质量,同时还能降低生产成本和能源消耗,是一种非常理想的焊接方法。
激光焊接技术还具有以下优势:1. 高焊接质量:激光焊接可以实现高质量的焊接,焊缝成型好,焊接强度高。
2. 适应性广:激光焊接技术可以适应各种金属材料的焊接,包括铝合金、不锈钢、镁合金等。
3. 熔深小:激光焊接过程中热影响区小,熔深小,对工件变形影响小。
4. 自动化程度高:激光焊接可以与机器人等自动化设备结合,实现全自动化生产。
5. 环保节能:激光焊接不产生废气、废液,能源利用率高,符合节能环保要求。
基于以上优势,激光焊接技术在汽车顶盖的应用前景广阔。
激光焊接技术在白车身中的应用【摘要】激光焊接技术在白车身制造中起着重要作用。
本文首先介绍了激光焊接技术的基本原理和在汽车制造中的发展历程。
接着探讨了激光焊接技术在白车身焊接中的优势,包括高精度、高效率和节能环保等优点。
然后分析了激光焊接技术在车身局部焊接和整体焊接中的具体应用。
展望了激光焊接技术在白车身制造中的前景,并归纳了其带来的效益和发展趋势。
通过本文的阐述,读者可以全面了解激光焊接技术在白车身制造中的重要性和应用前景,为相关领域的研究和实践提供了有益的参考。
【关键词】激光焊接技术、白车身、汽车制造、发展、优势、局部焊接、整体焊接、前景、效益、发展趋势1. 引言1.1 激光焊接技术在白车身中的应用激光焊接技术在白车身中的应用是汽车制造领域中的重要技术之一。
随着汽车工业的发展,车身焊接工艺也在不断进步,激光焊接技术的应用正逐渐成为主流趋势。
激光焊接技术利用激光束对焊缝进行高能量密度的瞬时加热,使金属材料迅速熔化并形成焊缝。
这种高精度、高效率的焊接技术,可以实现对车身零部件的精确焊接,保证焊缝质量和强度,同时避免对车身结构造成不必要的热变形和影响。
在白车身焊接中,激光焊接技术具有诸多优势,包括焊接速度快、热影响区小、焊缝质量高等特点。
这使得激光焊接技术在汽车制造中得到广泛应用,能够满足对车身结构强度、外观和质量要求。
激光焊接技术在白车身制造中具有重要的应用前景,其应用可带来更高的生产效益和产品质量,未来将继续发展壮大,为汽车工业的发展贡献更多力量。
2. 正文2.1 激光焊接技术的基本原理激光焊接技术的基本原理是利用高能量密度的激光束对工件进行加热,通过熔化和冷却形成焊接接头。
激光束在焊接区域集中能量,使其局部瞬间高温,达到熔化金属的目的。
激光焊接技术的基本过程包括光束生成、聚焦、照射、传递、熔化、冷却等步骤。
激光焊接技术的核心设备是激光器,主要包括气体激光器、固体激光器和半导体激光器。
通过激光器发出的高能激光束,通过透镜聚焦到焊接区域,实现对工件的加热和熔化。
激光焊接技术在汽车制造领域中的应用摘要:随着经济水平的发展,汽车制造已经成为世界范围内一项重要工业。
汽车制造的技术也在随着工业技术的进步不断演进和完善,特别是近几十年来,激光技术在各个领域被广泛的运用。
在汽车制造的行业里,激光技术主要表现为激光焊接技术,这种焊接技术的出现对汽车制造工业带来了深远积极的影响。
关键词:激光焊接汽车制造应用1 激光焊接技术对汽车制造领域的积极意义激光焊接技术在汽车制造领域中的应用,既受到激光焊接技术本身的优越性影响,同时也是受到汽车制造行业的整体发展和市场需要的改变所影响。
激光焊接技术对汽车制造领域带来的积极意义主要表现在一下几个方面。
1.1 满足了消费者对汽车的造型感与功能性并重的要求汽车制造并不是一个新鲜的行业,它的存在已经有几百年的历史,但是在过去相当长的一个时期内,汽车制造的重点在汽车的功能性和实用性上。
随着家用轿车的不断增加,汽车制造行业越来越重视对家用轿车市场的份额占领。
家用轿车的一个特性就是除了传统的汽车功能以外,外形上的美感成为消费者选择购买对象的重要参考因素,激光焊接技术运用到汽车制造行业里,能够帮助汽车制造商更好的解决这个问题。
1.2 为汽车制造行业的竞争提供了有力的竞争手段市场竞争已经是市场经济环境下任何一个行业都避免不了的问题。
对于汽车制造行业而言,激光焊接技术的出现,能够帮助他们利用更先进的焊接技术对汽车进行焊接,既保证优秀的焊接质量,同时这种新型的焊接技术不会在重量上对汽车带来负面的影响,轻便、耐腐、耐磨,这种先进的技术会给汽车制造注入新的活力与动力。
1.3 符合汽车制造规模化的发展趋势规模化已经成为汽车制造行业的重要趋势,规模化的一个重要目的就是优化效率。
在汽车制造的整个流程中,焊接工作是一个重要的衔接环节,这个环节的所用时间和所耗劳动力对整个汽车制造流程的效率产生重要的影响。
采用激光焊接技术,能够大大提高在焊接环节的工作效率,符合汽车制造优化效率,规模化发展的前景和趋势。
激光焊接在汽车行业上的运用摘要汽车已经成为现代最主要的交通工具,现代汽车不仅要求性能实用,还要求经济美观,其中汽车焊接是将各种预先制作好的结构零部件,例如风挡玻璃框架、门立柱、前后翼子板、前后围板和车顶等零部件通过焊接或铆接的方式进行组合装配,采用良好的焊接技术工艺可以有效的减少焊点数量、优化材料用量、降低零件重量、降低成本等。
激光焊接是利用高能量的激光脉冲对材料进行微小区域内的局部加热,激光辐射的能量通过热传导向材料的内部扩散,将材料熔化后形成特定熔池以达到焊,接的目的。
在汽车工业中,汽车激光焊接是一种新型的焊接方式,可以进行车身拼焊、焊接和零件焊接等等。
激光焊接有焊接深宽比高,焊缝平整美观,焊后无需处理或只需简单处理,无气孔,可精确控制,定位精度高,易实现自动化等优点,因而汽车激光焊接在汽车行业的发展迅速,成为发展最快的焊接技术之一。
关键词汽车焊接激光焊接一、汽车焊接基本种类及问题汽车工业中,焊接是汽车零部件与车身制造中的一个关键环节,起着承上启下的特殊作用,同时,汽车产品的车型众多、成形结构复杂、零部件生产专业化、标准化以及汽车制造在质量、效率和成本等方面的综合要求,都决定了汽车焊接加工是一个多学科、跨领域和技术集成性强的生产过程。
在目前汽车零部件及白车身的制造中,主要的焊接方法有电弧焊、电阻点焊、气体保护焊等等。
就三种主要焊接方法进行优劣分析:1.电弧焊电弧焊是焊接发展最早、目前仍然应用最广的一种焊接方法。
它是以外部涂有涂料的焊条作电极和填充金属,电弧是在焊条的端部和被焊工件表面之间燃烧。
涂料在电弧热作用下一方面可以产生气体以保护电弧,另一方面可以产生熔渣覆盖在熔池表面,防止熔化金属与周围气体的相互作用。
手弧焊设备简单、轻便,操作灵活。
可以应用于维修及装配中的短缝的焊接,特别是可以用于难以达到的部位的焊接。
手弧焊配用相应的焊条可适用于大多数工业用碳钢、不锈钢、铸铁、铜、铝、镍及其合金。
缺点是劳动条件差。
焊工的劳动强度大,并且始终处于高温烘烤和有毒的烟尘环境中,劳动条件比较差,因此要加强劳动保护。
生产效率低。
焊条电弧焊主要靠手工操作,并且焊接工艺参数选择范围较小,另外,焊接时要经常更换焊条,并要经常进行焊道熔渣的清理,与自动焊相比,焊接生产率低。
不适于特殊金属以及薄板的焊接。
对于活泼金属(如Ti、Nb、Zr等)和难熔金属(如Ta、Mo等),由于这些金属对氧的污染非常敏感,焊条的保护作用不足以防止这些金属氧化,保护效果不够好,焊接质量达不到要成,所以不能采用焊条电弧焊。
2.电阻焊电阻焊是工件组合后通过电极施加压力,利用电流通过接头的接触面及邻近区域产生的电阻热进行焊接的方法,目前广泛应用于汽车制造中。
在点焊过程中,影响焊点质量的因素有:焊接电流、焊接压力、电极的端面形状、穿过电极的铁磁性物质及分流等。
特别在阻焊设备较多的焊接车间,同时工作的焊机相互感应,对电网产生影响,导致焊接质量的稳定性和一致性较差。
因此,电阻点焊控制技术显得尤为重要。
目前,控制模式已由单模式控制发展为多模式控制,调节参量已由初始的单变量调节发展为多变量调节,在焊接过程中可同时对焊接电流、焊接时间和焊接压力进行调节。
3.气体保护焊用外加气体作为电弧介质并保护电弧和焊接区的电弧焊,简称气体保护焊。
CO2气体保护焊作为一种高效的焊接方法,以其焊接变形小和焊接成本低的特点,在我国汽车业获得了广泛的运用。
但CO2气体保护焊在实际应用中还存在一些问题:以CO2气保焊中应用最为广泛的短路过渡形式为例,电弧电压、焊接电流或焊接回路电感匹配不当,或焊丝干伸长度不合适,都可能造成焊接电弧不稳定、飞溅以及未焊透等,对焊缝成形、焊缝的机械性能有较大影响。
另外,短路过渡焊接时对焊接电源的动特性要求很高。
如果选型错误,稳定焊接电弧的参数范围狭窄,会影响焊接的质量。
二、激光焊接简介1、激光焊接的原理激光焊接是利用高能量的激光脉冲对材料进行微小区域内的局部加热,激光辐射的能量通过热传导向材料的内部扩散,将材料熔化后形成特定熔池。
它是一种新型的焊接方式,激光焊接主要针对薄壁材料、精密零件的焊接,可实现点焊、对接焊、叠焊、密封焊等,深宽比高,焊缝宽度小,热影响区小、变形小,焊接速度快,焊缝平整、美观,焊后无需处理或只需简单处理,焊缝质量高,无气孔,可精确控制,聚焦光点小,定位精度高,易实现自动化。
2、焊接特性焊接特性属于熔融焊接,以激光束为能源,冲击在焊件接头上。
激光束可由平面光学元件(如镜子)导引,随后再以反射聚焦元件或镜片将光束投射在焊缝上。
激光焊接属非接触式焊接,作业过程不需加压,但需使用惰性气体以防熔池氧化,填料金属偶有使用。
激光焊可以与MIG焊组成激光MIG复合焊,实现大熔深焊接,同时热输入量比MIG焊大为减小。
3、激光焊接的主要优点(1)可将入热量降到最低的需要量,热影响区金相变化范围小,且因热传导所导致的变形亦最低。
(2)32mm板厚单道焊接的焊接工艺参数业经检定合格,可降低厚板焊接所需的时间甚至可省掉填料金属的使用。
(3)不需使用电极,没有电极污染或受损的顾虑。
且因不属于接触式焊接制程,机具的耗损及变形接可降至最低。
(4)激光束易于聚焦、对准及受光学仪器所导引,可放置在离工件适当之距离,且可在工件周围的机具或障碍间再导引,其他焊接法则因受到上述的空间限制而无法发挥。
(5)工件可放置在封闭的空间(经抽真空或内部气体环境在控制下)。
(6)激光束可聚焦在很小的区域,可焊接小型且间隔相近的部件。
(7)可焊材质种类范围大,亦可相互接合各种异质材料。
(8)易于以自动化进行高速焊接,亦可以数位或电脑控制。
(9)焊接薄材或细径线材时,不会像电弧焊接般易有回熔的困扰。
(10)不受磁场所影响(电弧焊接及电子束焊接则容易),能精确的对准焊件。
(11)可焊接不同物性(如不同电阻)的两种金属。
(12)不需真空,亦不需做X射线防护。
(13)若以穿孔式焊接,焊道深一宽比可达10:1。
三、汽车激光焊接原理1、激光焊接的工艺特点按焊接熔池形成的机理区分,激光焊接有两种基本模式:热导焊和深熔焊,前者所用激光功率密度较低(105~106W/cm2),工件吸收激光后,仅达到表面熔化,然后依靠热传导向工件内部传递热量形成熔池。
这种焊接模式熔深浅,深宽比较小。
后者激光动车密度高(106~107W/cm2),工件吸收激光后迅速熔化乃至气化,熔化的金属在蒸汽压力作用下形成小孔激光束可直照孔底,使小孔不断延伸,直至小孔内的蒸气压力与液体金属的表面张力和重力平衡为止。
小孔随着激光束沿焊接方向移动时,小孔前方熔化的金属绕过小孔流向后方,凝固后形成焊缝(图1)。
这种焊接模式熔深大,深宽比也大。
在机械制造领域,除了那些微薄零件之外,一般应选用深馆焊。
深熔焊过程产生的金属蒸气和保护气体,在激光作用下发生电离,从而在小孔内部和上方形成等离子体。
等离子体对激光有吸收、折射和散射作用,因此一般来说熔池上方的等离子体会削弱到达工件的激光能量。
并影响光束的聚焦效果、对焊接不利。
通常可辅加侧吹气驱除或削弱等离子体。
小孔的形成和等离子体效应,使焊接过程中伴随着具有特征的声、光和电荷产生,研究它们与焊接规范及焊缝质量之间的关系,和利用这些特征信号对激光焊接过程及质量进行监控,具有十分重要的理论意义和实用价值。
由于经聚焦后的激光束光斑小(0.1~0.3mm),功率密度高,比电弧焊(5×102~104W/cm2)高几个数量级,因而激光焊接具有传统焊接方法无法比拟的显著优点:加热范围小,焊缝和热影响区窄,接头性能优良;残余应力和焊接变形小,可以实现高精度焊接;可对高熔点、高热导率,热敏感材料及非金属进行焊接;焊接速度快,生产率高;具有高度柔性,易于实现自动化。
激光焊与电子束焊有许多相似之处,但它不需要真空室,不产生X射线,更适合生产中推广应用。
激光焊接实际上已取得了电子束焊接20年前的地位,成为高能束焊接技术发展的主流。
2、激光焊接设备激光焊接设备主要由激光器、导光系统、焊接机和控制系统组成。
(1)激光器用于激光焊接的激光器主要有CO2气体激光器和YAG固体激光器两种。
激光器最重要的性能是输出功率和光束质量。
从这两方面考虑,CO2激光器比YAG 激光器具有很大优势,是目前深熔焊接主要采用的激光器,生产上应用大多数还处在1.5~6kW范围,但现在世界上最大的CO2激光器已达50kW。
而YAG激光器在过去相当长一段时间内提高功率有困难,一般功率小于1kW,用于薄小零件的微联接。
但是,近几年来,国外在研制和生产大功率YAG激光器方面取得了突破性的进展,最大功率已达5kW,并已投入市场。
由于其波长短,仅为CO2激光的1/10,有利于金属表面吸收,可以用光纤传输,使导光系统大为简化。
可以预料,大功率YAG激光焊接技术在今后一段时间内将获得迅速发展,成为CO2激光焊接强有力的竞争对手。
(2)导光和聚焦系统导光聚焦系统由圆偏振镜、扩束镜、反射镜或光纤、聚焦镜等组成,实现改变光束偏振状态、方向,传输光束和聚焦的功能。
这些光学零件的状况对激光焊接质量有极其重要的影响。
在大功率激光作用下,光学部件,尤其是透镜性能会劣化使透过率下降;会产生热透镜效应(透镜受热膨胀焦距缩短);表面污染也会增加传输损耗。
所以光学部件的质量,维护和工作状态监测对保证焊接质量至关重要。
(3)激光焊接机它的作用是实现光束与工件之间的相对运动,完成激光焊接,分焊接专机和通用焊接机两种。
后者常采用数控系统,有直角坐标二维、三维焊接机或关节型激光焊接机器人。
四、激光焊接在汽车行业中的应用采用激光焊接可以给汽车制造业带来巨大的经济效益,如车身装配中的大量点焊,把两个焊头夹在工件边缘上进行焊接,凸缘宽度需要16mm,而激光焊接是单边焊接,只需要5mm,把点焊该为激光焊,每辆车就可以节省钢材40kg。
用传统点焊焊接两片0.8mm的钢板冲压件,平均是20点/min,焊距是25mm,即速度为0.5m/min,用激光焊速度可以达到5m/min以上。
采用激光焊接技术,不仅降低成本,还大大提高了生产效率。
目前,一套千瓦级的激光加工机器人系统只要几十万美元,新型激光器的安全性和可靠性也得到了保证,其故障停机率仅2%,防护措施也极为可靠。
激光焊接时需要工件接触面紧密吻合,这在工艺上是不容易实现的,但目前先进的夹持方法和适合激光焊接的凸缘设计使这一问题得到了解决,激光焊接技术的逐渐成熟使得各大汽车厂商无一例外的将激光焊接应用到了汽车生产线上。
美国是最早将高功率激光器引入汽车工业的,在美国汽车工业中心底特律地区有40余家激光加工站,用于汽车金属件的切割和齿轮的焊接,使汽车的改型从5年缩短到2年。
美国通用汽车公司已经采用22条激光加工生产线,美国福特汽车公司采用Nd:YAG激光器结合工业机器人焊接轿车车体,极大地降低了制造成本,2000年美国三大汽车公司已经有50%的电阻点焊生产线被激光焊生产线所取代。