技术|激光焊接技术
激光焊接技术作为一项激光加工技术,早在1964年就应用在薄小零件的焊接中。随着汽车工业的快速发展及人们需求的不断提高,为满足安全、环保和节能等要求,并实现焊接产品制造的自动化、柔性化与智能化发展,从20世纪80年代开始,激光焊接技术开始应用于汽车车身制造领域。据有关资料统计,欧美工业发达国家50%~70%的汽车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为主,激光焊接在汽车生产中已成为标准工艺。
工艺原理
激光的含义:LightAmplification by Stimulated Emission of Radiation(通过诱导放出实现光能增幅)。
LASER
L - Light 光线
A - Amplification by 放大
S - Stimulated 激励
E - Emission of 发光
R - Radiation 辐射
激光焊接的原理是由激光发生器发出的激光束,聚焦在焊丝表面上加热,使焊丝受热熔化,润湿车身上的钢板,填充钢板接头的间隙,形成焊缝最终实现良好的连接。焊接后形成铜焊丝与钢板之间的钎焊连接,铜焊丝与钢板分别为不同元素,其形成的焊接层,为两种不同元素高温后形成的融合。相较于传统的点焊,这种焊接方式焊接质量更好,速度更快,焊接部位强度更高。
图1 激光焊接原理图
以下为TRUMPF激光焊接视频展示:
工艺优缺点
激光焊接的优点如下:
热影响区小。可将输入热量降到最低的需要量,热影响区小,因此热变形亦最小。
非接触式。可见即可焊,属于非接触式焊接,无需使用电极,没有电极污染或受损的顾虑,机器的耗损及变形亦可降至最低。
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导引。
激光束可聚焦在很小的区域,可自动焊接小型且间隔相近的部件。
易于采用数控方式实现高速自动化焊接。
激光焊接的缺点如下:
焊件位置需非常准确确,务必在激光束的聚焦范围内。
最大可焊厚度受到渗透厚度限制,超过19mm的工件,不适合使用激光焊接。
高反射性及高导热性材料如铝、铜及其他合金等,焊接性能会受激光强弱改变。
当进行中能量至高能量的激光自动焊接时,需使用等离子控制器将熔池周围的离子化气体驱除,以确保焊道的再出现。
能量转换效率太低,通常低于10%。
焊道快速凝固,可能有气孔及脆化的顾虑。