深度解读激光焊接技术发展及应用.docx
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1、深度解读激光焊接技术发展及应用目录1.编者按12.激光焊接机的工作原理1?激光焊接是什么?2?激光焊接机的研究发展现状34. 1.概述3?金属激光焊接技术4?铜及铜合金的高效激光焊接4?绿光激光焊接5?篮光激光焊接5?我光束复合焊接6?铝合金激光摆动焊接6?当前激光焊接技术在各领域中的应用75. 1.概述7?激光焊接技术在汽车制造领域的应用76. 3.动力电池的激光焊接应该是近年最亮眼的焊接应用需求77. 4.航空航天领域88. 5.电子设备领域89. 6.医疗器械领域810. 7.其他领域8?激光焊接技术的发展趋势?81 .编者按什么是激光焊接?目前激光焊接技术发展情况?激光焊接技术都能应用
2、到哪些领域?随着科技的不断发展,激光技术已经渗透到我们日常生活的方方面面,其中激光焊接机在工业制造和维修领域的应用尤为广泛。文章介绍激光焊接机的工作原理、应用领域、研究现状以及未来展望。2 .激光焊接机的工作原理激光焊接机是利用高能激光束照射在工件表面,使工件熔化并形成焊缝,从而实现焊接的一种方法。它主要由激光器、光路系统、控制系统和焊接机构组成。激光器是激光焊接机的核心部件,它能够产生高能激光束。光路系统负责将激光束传输到焊接机构,同时实现聚焦和光路的调整。控制系统则负责整个焊接过程的控制,包括激光功率、焊接速度等。图1激光焊机与其他焊接方法相比,激光焊接机具有高精度、高速度和高适应性的优势
3、。高精度指的是激光焊接机能够实现微米级别的精确焊接;高速度则是指其能够实现快速、高效的焊接;高适应性是指激光焊接机能够适应不同材质和形状的工件。?.激光焊接是什么?简单讲,激光焊接就是将激光辐射加热工件表面,表面热量通过热传导向内部扩散,再通过控制激光脉冲的宽度、能量、峰值功率和重复频率等参数,使工件熔化,形成特定的熔池,从而实现焊接。传导所导致的变形亦最低。非接触式焊接,机具的耗损及变形接可降至最低。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,可在工件周围的机具或障碍间再导弓I。激光束可聚焦在很小的区域,可焊接小型且间隔相近的部件,可焊材质种类范围大,亦可相互接合各种异
4、质材料。易于以自动化进行高速焊接,亦可以数位或电脑控制。焊接薄材或细径线材时,无回熔等困扰。?.激光焊接机的研究发展现状4.1.概述随着科技的不断进步,激光焊接技术也在不断发展。近年来,国内外研究者在提高激光焊接效率、降低生产成本、拓展应用范围等方面取得了一系列成果。例如,通过优化激光焊接工艺参数,提高焊缝质量和稳定性;研发新型激光器,降低设备成本;探索多光束激光焊接技术,提高生产效率;以及开发自动化和智能化的激光焊接系统,以满足不同应用场景的需求。激光焊接技术是伴随着激光技术的发展而发展起来的,近些年,蓝光激光器、绿光激光器、飞秒激光器等新光源,摆动焊接、ARM(adjustab1ering
5、mode)环形可调光斑焊接等新工艺不断被推出,创新性地解决了工业生产中的一些焊接难题,这使得激光焊接在工业生产的各个领域得到快速推广和发展。?.2.金属激光焊接技术激光的高能量密度使一些难焊金属材料的焊接成为可能,但对于金、银、铜、铝等高反射材料、异种金属材料的焊接依然存在一些问题。主要原因包括:高反射率、高导热率,激光焊接需要较高的起始功率;高功率激光焊接过程中,对材料表面状态的变化比较敏感,导致焊点/焊缝成型不好;激光焊接速度较快,导致焊缝内部易出现气孔等焊接缺陷,尤其是铝及铝合金。?.3.铜及铜合金的高效激光焊接铜具有优良的导电、导热性能,被广泛应用于电子产品、电动汽车等制造领域,其中电
6、动机、电池、传感器以及线束和终端等产品应用最为广泛。过去,金属材料激光焊接主要依赖红外激光进行。然而,铜导热系数过高,几乎是纯铁的5倍,纯铝的1.7倍,铜对红外激光吸收率低,单纯采用红外激光进行直线焊接,具有不稳定的工艺窗口和最大的熔深波动,易出现焊接飞溅、熔融金属喷溅、气孔和熔透深度大幅波动等问题。因此,大功率短波长激光器出现后,可见光激光焊接及复合焊接成为铜及铜合金等高反射材料的理想加工方式。?.3.1.绿光激光焊接绿光激光是波长为50056Onm的一种可见光,铜对波长=515nm的绿光吸收率高达40%,是IRm左右红外光吸收率的8倍左右,且能量耦合效率更高,对表面氧化程度的敏感性也降低。
7、图2通快激光采用绿光激光可以显著降低铜深熔焊接的阈值功率,焊缝表面的熔喷量和飞溅数量少,且几乎不受焊接速度影响。如果增加光束扫描、光束离焦以及正确的激光功率调制,还可显著提高焊接质量,焊缝缺陷数量大大减少的同时,焊缝表面还会更加规则和均匀。?.3.2.蓝光激光焊接波长越短意味着更高的光子能量,利于提升材料对激光的吸收率。蓝光激光波长为40Onm50Onm,基于氮化钱材料的半导体激光器可直接产生波长450nm的激光,无需进一步倍频,有结构简单、使用方便、电光转换效率、吸收率高等优点。图3联嬴激光蓝光激光器相较于工业加工常用的光纤激光器,金属材料在450nm处的吸收率提升了1060%,尤其对铜、金
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