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激光焊接技术激光焊接头焊接图案焊缝

激光头技术在制造业中的应用是各国研究的重点。

随着工业发展对高效、环保、自动化的需求,激光头技术的应用在制造业的诸多领域迅速普及。

早在上世纪末,欧美国家就已将激光焊接头全面应用到工业生产中。

随着工业制造的发展,高效、灵活、环保的加工技术将受到青睐。

激光焊头采用高能光束聚焦方式,可实现深熔焊、快焊头等焊接过程中难以实现的形式。

特别是激光焊头设备配套灵活,实时在线检测技术成熟,可实现大批量生产的高度自动化。

目前,一大批激光焊接头生产线已投入工业化生产。

实践证明,激光焊接头广泛应用于加工行业。

基本上,激光焊头可以胜任传统焊头技术可以使用的领域,并且具有更高的焊头质量和更快的加工效率。

激光焊接头是利用激光头的辐射能量进行有效焊接的过程。

其工作原理是通过特定方式激发激光头的活性介质(如CO2等气体的混合物、YAG钇铝石榴石晶体等)在谐振腔内来回振荡,从而形成激发辐射束。

当光束与工件接触时,其能量被工件吸收,当温度达到材料熔点时即可进行焊接。

1.激光焊头焊接方式

激光焊接头可分为导热焊接头和深熔焊接头。

前者的热量通过热传递扩散到工件中,熔化只发生在焊接表面。

工件内部没有完全渗透,基本没有汽化。主要用于焊接低速薄壁材料。

后者不仅使材料完全熔化,而且使材料蒸发形成大量等离子体。

由于热量大,熔池前端会出现一个小孔。

深熔焊头是目前应用最广泛的激光焊头焊接方式,因为它可以完全焊接工件,输入能量大,焊接速度快。

2、激光焊接头的形状、结构和性能

由于激光头产生的聚焦光斑面积小,焊缝周围的热影响区远小于普通焊头技术。一般来说,激光焊接头不需要填充金属。

焊缝表面应连续均匀,外观美观,无气孔、裂纹等表面缺陷。

非常适合对焊缝外观有严格要求的场合。虽然聚焦区域比较小,但是激光束的能量密度非常高(通常高达10-w/cm2)。

在焊接过程中,金属的加热和冷却速度非常快,熔池周围的温度梯度比较大,这使得封头强度高于母材,而封头塑性相对较低。

目前,可以通过双焦技术或复合焊头技术来提高头部质量。

三、激光焊接头的优缺点

其独特的优势:

(1)激光焊接头可以获得高质量的头部强度、更大的纵横比和更快的焊接速度。

(2)由于激光焊接头不需要真空环境,可以通过透镜和光纤实现远程控制和自动化生产。

()激光头功率密度高,对钛、石英等难焊材料焊接效果好,可焊接不同性能的材料。

当然,激光焊接头也有其缺点:

(1)激光头和焊接头系统的配件价格昂贵,因此初期投资和维护成本比传统焊接工艺高,经济效益差。

(2)激光焊头焊接的转换效率一般较低(一般为5%~0%),因为固体材料对激光头的吸收率较低,尤其是在产生等离子体后(等离子体吸收激光)。

()由于激光焊接头的焦点小,工件头要求设备精度高,设备偏差小,加工误差大。

随着激光焊接头的普及应用和激光头的商业化生产,激光头设备的价格急剧下降。

但大功率激光头的发展和新型复合焊接方法的开发应用也改善了激光焊接转换效率低的问题。

相信在不久的将来,激光焊接头将逐渐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法。




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