激光焊接技术的研究现状及发展趋势

激光焊接技术的研究现状及发展趋势
摘要:激光焊接是指利用高能量密度的激光束聚焦后照射材料的待连接处,使材料表面因吸收高强度的激光能量而熔化,然后通过在激光离开后冷却固化实现材料焊接的方法。其具有焊接性能优越、焊接变形小、焊接质量稳定、焊接速度快、自动化程度高及可实现难焊材料的焊接等优点。
关键词:激光焊接技术;现状;发展
前言
激光焊接技术是近年才研发出的新型焊接工艺。激光焊接因其具有能量集中、热影响区小、热变形小、焊接速度快、适于精密焊以及易于实现自动焊接等优于传统焊接方法的诸多特点,受到广泛关注。激光焊接是一种将激光作为焊接热源,将数控机床或者机器人作为运动系统的加工工艺。激光热源不同于传统焊接热源,因为激光具有良好的传输和聚焦特性.通过透镜组可以将全部能量集中于极小的作用点上,这样,激光焊接就能利用最少的能量作用于最小的目标区域,激光热源的能量密度极高。因此,激光焊接的速度较快、焊缝宽度、焊接热影响区宽度和焊接变形量均较小,使得焊接接头具有优异的性能。
1激光焊接的原理
激光焊接原理就是把带有超高强度的激光束投射到金属材料的外层,并使得激光以及金属材料的互相影响,金属材料通过采集激光其中的热能,使得自身发生熔化变形后冷却结晶构成焊接。激光焊接的基本原理有以下两种:
1.1热传导焊接
热传导焊接方式在加工过程中,经由激光的辐射,金属材料表面一些激光被反射出去,一些激光被金属材料吸收,并将其中的光能转变为热能进而使得金属材料发生熔化反应,金属材料外层的热通过传导的形式对材料内部进行传递,进而使得焊接元件连接。
1.2激光深熔焊
激光深熔焊是在辐射功率以及密度较高的激光辐射在金属材料外层过程中.金属材料通过激光中的光能转变为热量,进而使得材料被热熔。在此过程中发散极多的金属蒸汽,在蒸汽形成过程中会有反作用力的出现,使得热熔的金属材料液体被挤压产生凹槽,在激光的持续辐射下,凹槽逐渐加深。在辐射完成时,凹槽四周的液体回溯冷却后将焊件固定起来。在实际
焊接过程中要根据实际情况以及材料的本身属性进行不同的焊接方式选择,通过对激光的焊接参数进行设定进而获得不同的焊接机理。热传导焊接以及激光深熔焊接主要的差别就在热传导焊接表面处于封闭状态,而深熔焊接方式为激光热熔成孔。同时,前者对于整个系统的干扰较低,在激光焊接工作过程中,传导焊接的方式并没有透过焊接的金属材料,故而在焊接产生焊缝时气体的影响程度较低,而后者则无法避免这种情况。
2激光焊接技术的发展现状
2.1激光填丝焊
在激光填丝焊工艺的应用过程中,其技术特点主要体现在以下3个方面。1)有效解决了工件装夹、拼装要求严的问题。2)可以应用小功率激光器实现厚板多道焊。3)通过焊丝成分的调节,能够有效实现焊缝区域的组织性能。在实际应用过程在激光填丝焊进行焊接处理时,激光束与填充金属之间存在着相互作用。填丝焊焊接处理时,激光作用于焊丝,当焊丝熔化以后,填充拼缝间隙,在激光的继续作用下,基体金属熔化形成匙孔。激光束照射到焊丝以后,能量逐渐被吸收,一部分用于熔化焊丝,一部分用于填充金属汽化,一部分从焊丝表面反射出去。
2.2激光一电弧复合焊
该种工艺的应用优势明显,具有较好的经济性与节能性,有效增加了熔深,可以最大程度地减少焊接的质量缺陷,改善了微观组织。焊缝的成形质量更好,焊接适应性更高,避免了焊接变形现象的出现。激光与电弧的复合方式主要包括了双光束与1rIG电弧同轴复合、多电极,11G电弧与激光同轴复合。
2.3双光束激光焊接
在双光束激光焊接技术的应用过程中,能够有效提高激光焊接对装配精度的适应性,提高焊接过程的稳定性,保证焊接的整体质量。对于常规激光焊接难以焊接的材料与接头,能够取得理想的工艺应用效果。
2.4激光点焊
激光点焊主要是由激光点焊机来完成的,其主要是利用高能量的激光脉冲对材料进行微小区域内的局部加热,激光辐射的能量通过热传导向材料的内部扩散,将材料熔化后形成特定熔池。作为一种新型的焊接方式,激光焊接主要针对薄壁材料、精密零件的焊接,可实现点焊
、对接焊、叠焊、密封焊等操作,深宽比高,焊缝宽度小,热影响区小、变形小,焊接速度快,焊缝平整、美观,焊后无需处理或只需简单处理,焊缝质量高,无气孔,可精确控制,聚焦光点小,定位精度高,易实现自动化。
3激光焊接技术的应用
3.1制造业领域
在20世纪80年代,激光器的发展使得激光焊接技术逐渐被应用于工业生产中,激光焊接技术的应用改变了工业行业的发展模式,加快了工业的现代化发展进程。比如,汽车行业作为新兴产业,在汽车制造领域,激光焊接技术发挥着重要的作用。由于在汽车制造过程中,包含了各种精密化的零部件,而激光焊接技术的应用为汽车生产与制造提供了重要的技术支持,其被应用于汽车的多个零部件加工中。美国与日本是激光焊接技术发展相对成熟的国家,在通用、福特、克莱斯汽车制造企业,率先采用了激光焊接技术,取得了理想的技术应用效果。日本的本田、丰田都应用了激光焊接技术,其加工与制造的零部件具有良好的质量,满足了汽车装配的高精度要求,推动了汽车制造行业的长远发展。
3.2航天航空领域
对航空航天而言,其在制造过程中,涉及了多种焊接技术,例如电子束焊、激光焊。激光焊接技术基于其技术优势,在航空航天领域发挥着更为重要的作用,例如在武器装备、飞行器的制造、飞机蒙皮的拼接、蒙皮的焊接处理上,激光焊接技术都有着广泛应用。美国是最早将激光焊接技术应用于飞机零件与材料制造中的国家,欧洲的一些国家也逐渐将激光焊接技术应用于航空航天领域,经由激光焊接技术所制造的产品,优化了飞机的整体结构性能,提高了飞机的安全性。
3.3船舶制造领域
当前,在经济社会快速发展的过程中,船舶制造逐渐朝着轻量化的方向迈进,激光焊接技术在船舶制造中的应用,有效保证了焊接的整体质量,该技术的应用能够适应当前船舶行业现代化发展的趋势,比如,在甲板与舱壁中的应用,取得了良好的焊接处理效果。欧洲国家在船舶制造中应用激光焊接技术最为成熟,激光焊接技术具有先进性,取代了传统的焊接技术,在船舶甲板、舱壁上的应用,保证了船舶制造质量。
4激光焊接技术的未来展望
激光焊接技术突破了传统焊接技术的局限,随着当前科学技术的进步,激光焊接技术的应用有效保证了焊接效率,提升了焊接的精确度。在未来,技术的进步必将带动激光焊接技术的快速发展,使得激光可以有更高的功率密度并且更快地释放能量。当前,在激光焊接技术的应用过程中,由于其聚焦点相对较小,焊接材料可以在该技术条件下呈现出良好的黏连效果,避免了焊接过程中对材料的损伤。未来,技术的进步必将使得激光焊接技术的聚焦点更小,使得其黏连效果更佳,可以从根本上消除材料的变形与损伤,因此,激光焊接技术将朝着更为精湛的方向发展,并能够在技术的应用过程中实现良好的成本控制,实现激光焊接技术的进一步推广。
结束语
近年来,随着工业与制造业的快速发展,激光焊接技术在这些领域逐渐得到了应用,激光焊接技术可以保证焊接的效率与质量,获得更好的制造与加工效果。但是,目前我国激光焊接技术的发展水平有限,在未来,该技术必将加快工业与制造业的现代化发展进程。
参考文献:
[1]李小婷,朱宝华.铝合金激光焊接[J].电焊机,2015,45(2):122-126.
[2]皮智谋.几种先进的焊接技术研究现状综述[J].热加工工艺,2013,42(23):8-13.

本文发布于:2024-09-20 11:39:42,感谢您对本站的认可!

本文链接:https://www.17tex.com/xueshu/821496.html

版权声明:本站内容均来自互联网,仅供演示用,请勿用于商业和其他非法用途。如果侵犯了您的权益请与我们联系,我们将在24小时内删除。

标签:焊接   激光   技术   应用   材料   制造
留言与评论(共有 0 条评论)
   
验证码:
Copyright ©2019-2024 Comsenz Inc.Powered by © 易纺专利技术学习网 豫ICP备2022007602号 豫公网安备41160202000603 站长QQ:729038198 关于我们 投诉建议