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激光焊接機工艺参数

发布时间:2012-07-19 | 来源:星鴻藝激光焊接运营部 | 分享:


激光焊接機工艺参数:1、 离焦量对焊接质量的影响。  激光焊接通常需要一定的离做文章一,因为激光焦点处光斑中心的功率密度过高,容易蒸发成孔。离开激光焦点的各平面上,功率密度分布相对均匀。  离焦方式有两种:正离焦与负离焦。焦平面位于工件上方为正离焦,反之为负离焦。按几何光学理论,当正负离做文章一相等时,所对应平面上功率密度近似相同, 但实际上所获得的熔池形状不同。负离焦时,可获得更大的熔深,这与熔池的形成过程有关。实验表明,激光加热50~200us材料开始熔化,形成液相金属并 出现问分汽化,形成市压蒸汽,并以极高的速度喷射,发出耀眼的白光。与此同时,高浓度汽体使液相金属运动至熔池边缘,在熔池中心形成凹陷。当负离焦时,材 料内部功率密度比表面还高,易形成更强的熔化、汽化,使光能向材料更深处传递。所以在实际应用中,当要求熔深较大时,采用负离焦;焊接薄材料时,宜用正离焦。
2、功率密度。 功率密度是激光加工(laser oem)中 最关键的参数之一。采用较高的功率密度,在微秒时间范围内,表层即可加热至沸点,产生大量汽化。因此,高功率密度对于材料去除加工,如打孔、切割、雕刻有 利。对于较低功率密度,表层温度达到沸点需要经历数毫秒,在表层汽化前,底层达到熔点,易形成良好的熔融焊接。因此,在传导型激光焊接中,功率密度在范围 在104~106W/cm2。
3、激光脉冲波形。 激光脉冲波形在激光焊接中是一个重要问题,尤其对于薄片焊接更为重要。当高强度激光束射至材料表面,金属表面将会有60~98%的激光能量反射而损失掉,且反射率随表面温度变化。在一个激光脉冲作用期间内,金属反射率的变化很大。
4、激光脉冲宽度。 脉宽是脉冲激光焊接的重要参数之一,它既是区别于材料去除和材料熔化的重要参数,也是决定加工设备造价及体积的关键参数。
二、激光焊接工藝方法:
1、片與片間的焊接。包括對焊、端焊、中心穿透熔化焊、中心穿孔熔化焊等4種工藝方法。
2、絲與絲的焊接。包括絲與絲對焊、交叉焊、平行搭接焊、T型焊等4種工藝方法。
3、金屬絲與塊狀元件的焊接。采用激光焊接可以成功的實現金屬絲與塊狀元件的連接,塊狀元件的尺寸可以任意。在焊接中應注意絲狀元件的幾何尺寸。
4、 不同金属的焊接。焊接不同类型的金属要解决可焊性与可焊参数范围。不同材料之间的激光焊接只有某些特定的材料组合才有可能。 激光钎焊  有些元件的连接不宜采用激光熔焊,但可利用激光作为热源,施行软钎焊与硬钎焊,同样具有激光熔焊的优点。采用钎焊的方式有多种,其中,激光软钎焊主要用于 印刷电路板的焊接,尤其实用于片状元件组装技术。
三、采用激光軟釺焊與其它方式相比有以下優點:
1、由于是局部加熱,元件不易産生熱損傷,熱影響區小,因此可在熱敏元件附近施行軟釺焊。
2、用非接觸加熱,熔化帶寬,不需要任何輔助工具,可在雙面印刷電路板上雙面元件裝備後加工。
3、重複操作穩定性好。焊劑對焊接工具汙染小,且激光照射時間和輸出功率易于控制,激光釺焊成品率高。
4、激光束易于實現分光,可用半透鏡、反射鏡、棱鏡、掃描鏡等光學元件進行時間與空間分割,能實現多點同時對稱焊。
5、激光釺焊多用波長1.06um的激光作爲熱源,可用光纖傳輸,因此可在常規方式不易焊接的部位進行加工,靈活性好。
6、聚焦性好,易于實現多工位裝置的自動化。
四、鋼鐵材料的激光焊接:
1、碳钢 及普通合金钢的激光焊接。总的说,碳钢激光焊接效果良好,其焊接质量取决于杂质含量。就象其它焊接工艺一样,硫和磷是产生焊接裂纹的敏感因素。为了获得满 意的焊接质量,碳含量超过0.25%时需要预热。当不同含碳量的钢相互焊接时,焊炬可稍偏向低碳材料一边,以确保接头质量。  低碳沸腾钢由于硫、磷的含量高,并不适合激光焊接。低碳镇静钢由于低的杂质含量,焊接效果就很好。  中、高碳钢和普通合金钢都可以进行良好的激光焊接,但需要预热和焊后处理,以消除应力,避免裂纹形成。
2、不锈钢的激光焊接。 一般的情况下,不鏽鋼激光焊接比常规焊接更易于获得优质接头。由于高的焊接速度热影响区很小,敏化不成为重要问题。与碳钢相比,不锈钢低的热导系数更易于获得深熔窄焊缝。
3、 不同金属之间的激光焊接。  激光焊接极高的冷却速度和很小的热影响区,为许多不同金属焊接融化后有不同结构的材料相容创造了有利条件。现已证明以下金属可以顺利进行激光深熔焊接:不 锈钢~低碳钢,416不锈钢~310不锈钢,347不锈钢~HASTALLY镍合金,镍电极~冷锻钢,不同镍含量的双金属带。
五、激光深熔焊:
1、 冶金过程及工艺理论。激光深熔焊冶金物理过程与电子束焊极为相似,即能量转换机制是通过"小孔"结构来完成的。在足够高的功率密度光束照射下,材料产生蒸 发形成小孔。这个充满蒸汽的小孔犹如一个黑体,几乎全部吸收入射光线的能量,孔腔内平衡温度达25000度左右。热量从这个高温孔腔外壁传递出来,使包围 着这个孔腔的金属熔化。小孔内充满在光束照射下壁体材料连续蒸发产生的高温蒸汽,小孔四壁包围着熔融金属,液态金属四周即围着固体材料。孔壁外液体流动和 壁层表面张力与孔腔内连续产生的蒸汽压力相持并保持着动态平衡。光束不断进入小孔,小孔外材料在连续流动,随着光束移动,小孔始终处于流动的稳定态。就是 说,小孔和围着孔壁的熔融金属随着前导光束前进速度向前移动,熔融金属填充着小孔移开后留下的空隙并随之冷凝,焊缝于是形成。
2、影響因素。對激光深熔焊産生影響的因素包括:激光功率,激光束直徑,材料吸收率,焊接速度,保護氣體,透鏡焦長,焦點位置,激光束位置,焊接起始和終止點的激光功率漸升、漸降控制。
3、激光深熔焊的特征:
特 征:(1)高的深宽比。因为熔融金属围着圆柱形高温蒸汽腔体形成并延伸向工件,焊缝就变得深而窄。(2)最小热输入。因为源腔温度很高,熔化过程发生得极 快,输入工件热量极低,热变形和热影响区很小。(3)高致密性。因为充满高温蒸汽的小孔有利于熔接熔池搅拌和气体逸出,导致生成无气孔熔透焊接。焊后高的 冷却速度又易使焊缝组织微细化。(4)强固焊缝。(5)精确控制。(6)非接触,大气焊接过程。
4、激光深熔焊的优点:(1)由于 聚焦激光束比常规方法具有高得多的功率密度,导致焊接速度快,热影响区和变形都较小,还可以焊接钛、石英等难焊材料。(2)因为光束容易传输和控制,又不 需要经常更换焊炬、喷嘴,显著减少停机辅助时间,所以有荷系数和生产效率都高。(3)由于纯化作用和高的冷却速度,焊缝强,综合性能高。(4)由于平衡热 输入低,加工精度高,可减少再加工费用。另外,激光焊接的动转费用也比较低,可以降低生产成本。(5)容易实现自动化,对光束强度与精细定位能进行有效的 控制。
5、激光深熔焊设备:激光深熔焊通常选用连续波CO2激光器, 这类激光器能维持足够高的输出功率,产生"小孔"效应,熔透整个工件截面,形成强韧的焊接接头。  就激光器本身而言,它只是一个能产生可作为热源、方向性好的平行光束的装置。如果把它导向和有效处理后射向工件,其输入功率就具有强的相容性,使之能更好 的适应自动化过程。  为了有效实施焊接,激光器和其他一些必要的光学、机械以及控制部件一起共同组成一个大的焊接系统。这个系统包括激光器、光束传输组件、工件的装卸和移动装 置,还有控制装置。这个系统可以是仅由操作者简单地手工搬运和固定工件,也可以是包括工件能自动的装、卸、固定、焊接、检验。这个系统的设计和实施的总要 求是可获得满意的焊接质量和高的生产效率。

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