激光焊接具有高精度的加工能力,快速的生產(chǎn)過程,以及優(yōu)良的表面光潔度和美觀大方的外觀設(shè)計(jì)。尤其是在汽車制造業(yè)中,激光焊件已成為車身制造工藝發(fā)展的主流。因此,這種技術(shù)在眼鏡、五金電子、首飾以及衛(wèi)浴廚具等高精度焊接領(lǐng)域得到了更廣泛的應(yīng)用。
該加工流程涉及將具有出色方向性、高亮度、高強(qiáng)度、高單色性和高相干性等特性的激光束發(fā)射到加工工件的表面區(qū)域。經(jīng)過光學(xué)系統(tǒng)的聚焦處理后,這些激光焦點(diǎn)的功率密度范圍在104-107W/cm2之間。通過激光與被焊物之間的相互作用,能在極短的時(shí)間內(nèi)形成一個(gè)高度集中的熱源區(qū),從而使被焊物區(qū)域熔化、冷卻結(jié)晶,形成堅(jiān)固的焊點(diǎn)和焊縫。
根據(jù)使用的激光器和它們的工作模式的差異,常見的焊接方法有兩種,其中一種是脈沖激光焊,這主要適用于單點(diǎn)固定連續(xù)和薄層材料的焊接,焊接過程中會(huì)形成多個(gè)圓形焊點(diǎn);另一種是激光束自動(dòng)跟蹤系統(tǒng),可實(shí)現(xiàn)對被焊工件的三維軌跡掃描,并將數(shù)據(jù)傳給控制系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時(shí)控制,從而得到所需要的焊接工藝參數(shù)。還有一種焊接方法是連續(xù)激光焊,它主要用于大厚度部件的焊接和切割,在焊接過程中會(huì)形成一條連續(xù)的焊縫。
焊接加工具有明顯的優(yōu)勢:
1、使用激光焊接技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)高品質(zhì)的接頭強(qiáng)度和較大的深寬比,同時(shí)焊接的速度也相對較快。
2、由于激光焊接技術(shù)不需要真空環(huán)境,因此可以通過透鏡和光纖實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制和自動(dòng)化生產(chǎn)。
3、由于激光擁有較高的功率密度,它對于難以焊接的材料,如鈦和石英,展現(xiàn)出了良好的焊接性能,并且可以對各種不同的性能材料進(jìn)行焊接。
4、有能力進(jìn)行微小的焊接操作。經(jīng)過聚焦處理的激光束能夠產(chǎn)生微小的光斑,并且能夠精確地進(jìn)行定位,這使其成為大規(guī)模自動(dòng)化生產(chǎn)中微型和小型工件組焊的理想選擇。
不足之處:
1、激光器及焊接系統(tǒng)各配件的價(jià)格較為昂貴,因此初期投資及維護(hù)成本比傳統(tǒng)焊接工藝高,經(jīng)濟(jì)效益較差。
2、由于固體材料對激光的吸收率較低,特別是在出現(xiàn)等離子體后(等離子體對激光具有吸收作用),因此激光焊接的轉(zhuǎn)化效率普遍較低(通常為5%-30%)。
3、由于激光焊接的聚焦光斑較小,對工件接頭的裝備精度要求較高,很小的裝備偏差就會(huì)產(chǎn)生較大的加工誤差。