激光焊接特點及與傳統(tǒng)焊接模式的區(qū)別
來源:深圳市博特精密設備科技有限公司發(fā)布時間:2018-05-09 09:37:35
激光焊接是激光材料加工技術應用的重要方面之一,博特激光激光焊接機主要分為脈沖激光焊接和連續(xù)激光焊接兩種。
脈沖激光主要用于1 m m厚度以內(nèi)薄壁金屬材料的點焊和縫焊,其焊接過程屬于熱傳導型,即激光輻射加熱工件表面,再通過熱傳導向材料內(nèi)部擴散,通過控制激光脈沖的波形、寬度、峰值功率和重復頻率等參數(shù),使工件之間形成良好的連接。在3 C產(chǎn)品外殼、鋰電池、電子元器件、模具補 焊等行業(yè)有著大量的應用。脈沖激光焊接最大的優(yōu)點是工件整體溫升很小,熱影響范圍小,工件變形小。
連續(xù)激光焊接大部分都是高功率激光器,功率在500瓦以上,一般1mm以上的板材都應該使用這種激光器。其焊接機理是基于小孔效應的深熔焊,深寬比大,可達到5:1以上,焊接速度快,熱變形小。在機械、汽車、船舶等行業(yè)有著廣泛的應用。還有一部分小功率連續(xù)激光器,功率在 幾十到幾百瓦之間,它們在塑料焊接及激光釬焊這些行業(yè)使用得比較多。
1、激光器工作原理
1.1、YAG激光器的工作原理
激光電源首先把脈沖氙燈點著,通過激光電源對氙燈脈沖放電,形成一定頻率,一定脈寬的光波,該光波經(jīng)過聚光腔輻射到Nd 3+:YAG激光晶體上,激發(fā)Nd 3+:YAG激光晶體發(fā)光,再經(jīng)過激光諧振腔諧振之后,發(fā)出波長為1064nm脈沖激光,該脈沖激光經(jīng)過擴束、反射、(或經(jīng)光纖傳輸)聚焦后打在所要焊接的物體上;在PLC或工業(yè)PC機的控制下,移動數(shù)控工作臺,從而完成焊接。焊接時所需要的脈沖激光的頻率、脈寬、波形、工作臺速度、移動方向均可用單片機、PLC或工業(yè)PC機來控制,通過對激光的頻率、脈寬的不同設定可調(diào)節(jié)控制脈沖激光的能量。
1.2、光纖激光器的工作原理
當泵浦光通過光纖中的稀土離子時,就會被稀土離子所吸收。這時吸收光子能量的稀土原子電子就會激勵到較高激射能級,從而實現(xiàn)離子數(shù)反轉,反轉后的離子數(shù)就會以輻射形式從高能級轉移到基態(tài),并且釋放出能量,完成受激輻射。光纖激光器產(chǎn)生的激光通過光纖輸出,并與配套的工作臺配合,完成相應的焊接。光纖激光器分為脈沖光纖激光器和連續(xù)光纖激光器。其中,脈沖光纖激光器可通過激光的峰值功率、頻率、脈寬的設定來調(diào)節(jié)激光脈沖單點能量;連續(xù)光纖激光器則通過設定平均激光功率來調(diào)節(jié)輸出激光功率。
1.3、半導體激光器的工作原理
通過一定的激勵方式,在半導體物質的能帶(導帶與價帶)之間,或者半導體物質的能帶與雜質(受主或施主)能級之間,實現(xiàn)非平衡載流子的粒子數(shù)反轉,當處于粒子數(shù)反轉狀態(tài)的大量電子與空穴復合時,便產(chǎn)生受激發(fā)射作用。半導體激光器產(chǎn)生的激光也可通過光纖輸出進行焊接。
2、激光焊接特點
激光焊接是一種新型的焊接方式,激光焊接主要針對薄壁材料、精密零件的焊接,可實現(xiàn)點焊、對接焊、疊焊、密封焊等,其特點有:
具有高的深寬比,焊縫寬度小,熱影響區(qū)小,變形小,焊接速度快。
焊縫平整、美觀,焊后無需處理或只需簡單處理工序。
焊縫質量高,無氣孔,可減少和優(yōu)化母材雜質,組織焊后可細化,焊縫強度、韌性至少相當于甚至超過母材金屬。
可精確控制,聚焦光點小,可高精度定位,易實現(xiàn)自動化??蓪崿F(xiàn)某些異種材料間的焊接。
3、可焊接材料及行業(yè)應用
激光焊接可應用于鈦、鎳、錫、鋅、銅、 鋁、鉻、鈮、金、銀等多種金屬及其合 金,及鋼、可伐合金等合金的同種材料間的焊接,也可應用于銅-鎳、鎳-鈦、銅- 鈦、鈦-鉬、黃銅-銅、低碳鋼-銅等多種異種金屬間的焊接。同時還廣泛應用于手機通訊、電子元件、眼鏡鐘表、首飾飾品、五金制品、精密器械、醫(yī) 療器械、汽車配件、工藝禮品等行業(yè)。
4、博特激光激光焊接機類型
我司生產(chǎn)的激光焊接機產(chǎn)品類型有:一體式激光焊接機和光纖輸出激光器配套焊接系統(tǒng)。光纖輸出激光器配套焊接系統(tǒng)是由標準激光器與更加貼近 用戶使用需求的焊接工作臺(工作站或流水線)構成的系統(tǒng),提高焊接質量和效率;光纖輸出激光器分為:光纖輸出脈沖YA G激光器、脈沖光纖激光 器、連續(xù)光纖激光器、半導體激光器等。
4.1、激光焊接與傳統(tǒng)焊接方式的比較
焊接方式 |
熱影響區(qū) |
熱變形 |
焊縫質量 |
是否添加焊料 |
焊接環(huán)境 |
|
激光焊接 |
較小 |
較小 |
較好 |
否 |
無特別要求(特殊行業(yè)除外) |
|
釬焊 |
一般 |
一般 |
一般 |
是 |
整體加溫 |
|
氬弧焊 |
較大 |
較大 |
一般 |
是 |
需電極 |
|
電阻焊 |
較大 |
較大 |
一般 |
否 |
需電極 |
|
等離子弧焊 |
一般 |
一般 |
一般 |
是 |
需電極 |
|
電子束焊 |
較小 |
較小 |
較好 |
否 |
真空 |
4.2、各類型激光器區(qū)別
激光器 |
脈沖YAG激光器 |
半導體激光器 |
連續(xù)光纖激光器 |
脈沖光纖激光器 |
激光波長 |
1064nm |
975nm/980nm |
1070nm |
1070nm |
出光模式 |
脈沖出光 |
連續(xù)出光 |
連續(xù)出光 |
可連續(xù)可脈沖 |
使用范圍 |
鋁、鋁及鋁合金、銅及銅合金等金屬的點焊,也可焊縫 |
塑料焊接、錫焊 |
鋁、鋁及鋁合金、銅及銅合金等金屬的點焊,可以滿足密封要求,也可焊縫 |
金屬點焊,特別是高反射金屬點焊 |
4.3、非光纖輸出脈沖YAG激光器和光纖輸出脈沖YAG激光器的區(qū)別
非光纖輸出脈沖YAG激光器 |
光纖輸出脈沖YAG激光器 |
焊點能量高斯分布 |
焊點能量帽形分布,能量均勻 |
在不同的功率段,激光焦點高度會變化 |
激光焦點位置固定 |
無漸進漸出功能,焊接起始段不穩(wěn)定,需要預出光 |
有漸進漸出功能,可通過漸進補償起始段功率穩(wěn)定和通過漸出來消除焊縫末端重點 |
靈活性差,不易與自動化生產(chǎn)線集成 |
靈活性高,易于與自動化生產(chǎn)線的集成 |
電流反饋控制 |
激光功率反饋控制 |
4.4、電流反饋控制和激光功率反饋控制的區(qū)別
4.5、能量分光、時間分光與高速分光(以三路分光為例)
高速分光:除能量分光、時間分光外,博特激光的激光分光方式還有高速分光。與傳統(tǒng)光閘不同,高速分光能以平均80Hz的頻率快 速切換光路,效率大大提高。其在多工位焊接時,速度優(yōu)勢明顯。不僅可大幅節(jié)省設備成本,更可有效減少設備占地空間,對應維護成本也可節(jié)約下來。
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