激光焊接技术的优缺点

Question

如题所述

Answer 1

1. 激光焊接对焊件位置的精确度要求很高，焊件必须在激光束的聚焦范围内保持非常准确的位置。
2. 当焊件需要使用夹治具时，必须确保焊件的最终位置与激光束将冲击的焊点精确对准。
3. 激光焊接的最大可焊厚度受到限制，无法适用于厚度远超过19mm的工件，因此在生产线上不适合使用激光焊接。
4. 高反射性及高导热性材料，如铝、铜及其合金等，在激光焊接过程中会受到激光影响，从而影响焊接性。
5. 在进行中等能量至高能量的激光束焊接时，需要使用等离子控制器将熔池周围的离子化气体驱除，以确保焊道的稳定形成。
6. 激光焊接的能量转换效率较低，通常低于10%。
7. 焊道在快速凝固过程中，可能会出现气孔和脆化的问题。
8. 激光焊接设备成本昂贵。
为了克服激光焊接的这些缺点，并更好地应用这一优秀的焊接方法，研究者提出了与其他热源结合的复合焊接工艺，如激光与电弧、激光与等离子弧、激光与感应热源复合焊接、双激光束焊接以及多光束激光焊接等。此外，还提出了各种辅助工艺措施，如激光填丝焊（包括冷丝焊和热丝焊）、外加磁场辅助增强激光焊、控制熔池深度的保护气激光焊、激光辅助搅拌摩擦焊等。
在激光加工中，功率密度是一个关键参数。较高的功率密度可以在微秒内将材料表面加热至沸点，产生大量汽化，对于打孔、切割、雕刻等材料去除加工有利。而对于较低功率密度，表层温度达到沸点需要数毫秒，底层达到熔点之前表层已经汽化，有利于形成良好的熔融焊接。因此，在传导型激光焊接中，功率密度通常在10^4~10^6W/CM^2的范围内。
激光脉冲波形在激光焊接中也非常重要，尤其是对于薄片焊接。当激光束射至材料表面，大部分能量会被反射损失，反射率随表面温度变化。在一个激光脉冲作用期间，金属反射率的变化很大。
脉冲宽度是激光焊接中的另一个重要参数，它决定了是进行材料去除还是材料熔化的过程，同时也影响了设备和体积的成本。
离焦量对焊接质量有显著影响。激光焊接通常需要一定的离焦量，因为焦点处的功率密度过高，容易导致材料蒸发成孔。离焦平面距离焊接平面相等时，功率密度近似相同，但熔池形状不同。负离焦可以获得更大的熔深，而正离焦适合焊接薄材料。