關(guān)于五種激光焊接工藝解析

隨著全球制造業(yè)的迅速發(fā)展，焊接技術(shù)應(yīng)用越來(lái)越廣泛，焊接技術(shù)水平也越來(lái)越高。新的焊接工藝方法不斷涌現(xiàn)，專業(yè)焊接設(shè)備日新月異。與此同時(shí)，國(guó)內(nèi)外焊接設(shè)備生產(chǎn)企業(yè)也紛紛通過(guò)各種方式展示自身的實(shí)力，特別是借以展會(huì)展出品種繁多的產(chǎn)品和先進(jìn)的技術(shù)。由世紀(jì)末的碳弧焊發(fā)展至今不過(guò)一百多年的歷史，形成了目前的上百種方法，焊接工藝水平也達(dá)到了新的高度。焊接結(jié)構(gòu)正朝著大型化、復(fù)雜化、高參數(shù)方向發(fā)展。

激光焊接技術(shù)的加工原理

激光輻射加熱待加工表面，表面熱量通過(guò)熱傳導(dǎo)向內(nèi)部擴(kuò)散，通過(guò)控制激光脈沖的寬度、能量、峰功率和重復(fù)頻率等激光參數(shù)，使工件熔化，形成特定的熔池。

激光焊接可以采用連續(xù)或脈沖激光束加以實(shí)現(xiàn)，激光焊接的原理可分為熱傳導(dǎo)型焊接和激光深熔焊接。功率密度小于 10～10 W／cm 為熱傳導(dǎo)焊，此時(shí)熔深淺、焊接速度慢；功率密度大于 10～10 W／cm 時(shí)，金屬表面受熱作用下凹成＂孔穴＂，形成深熔焊，具有焊接速度快、深寬比大的特點(diǎn)。

激光焊接技術(shù)廣泛被應(yīng)運(yùn)在汽車、輪船、飛機(jī)、高鐵等高精制造領(lǐng)域，給人們的生活質(zhì)量帶來(lái)了重大提升，更是引領(lǐng)家電行業(yè)進(jìn)入了精工時(shí)代。

特別是在大眾汽車創(chuàng)造的 42 米無(wú)縫焊接技術(shù)，大大提高了車身整體性和穩(wěn)定性之后，家電領(lǐng)頭企業(yè)海爾集團(tuán)隆重推出首款采用激光無(wú)縫焊接技術(shù)生產(chǎn)的洗衣機(jī)，先進(jìn)的激光技術(shù)可以為人民的生活帶來(lái)巨大的改變。

激光復(fù)合焊接的加工原理

激光復(fù)合焊接是激光束焊接與 MIG 焊接技術(shù)相結(jié)合，獲得最佳焊接效果，快速和焊縫搭橋能力，是當(dāng)前最先進(jìn)的焊接方法。

激光復(fù)合焊的優(yōu)點(diǎn)是：速度快，熱變形小，熱影響區(qū)域小，并且確保了焊縫的金屬結(jié)構(gòu)與機(jī)械屬性。激光復(fù)合焊除了汽車薄板結(jié)構(gòu)件的焊接，還適用于很多其它應(yīng)用。例如將這項(xiàng)技術(shù)應(yīng)用于混凝土泵和移動(dòng)式起重機(jī)臂架的生產(chǎn)，這些工藝需對(duì)高強(qiáng)度鋼進(jìn)行加工，傳統(tǒng)技術(shù)往往會(huì)因?yàn)樾枰渌o助工藝（如預(yù)熱）而導(dǎo)致成本的增加。再則，該技術(shù)也可應(yīng)用于軌道車輛的制造及常規(guī)鋼結(jié)構(gòu)（如橋梁，油箱等）。

攪拌摩擦焊的加工原理

攪拌摩擦焊是利用摩擦熱與塑性變形熱作為焊接熱源。攪拌摩擦焊焊接過(guò)程是由一個(gè)圓柱體或其他形狀（如帶螺紋圓柱體）的攪拌針伸入工件的接縫處，通過(guò)焊頭的高速旋轉(zhuǎn)，使其與焊接工件材料摩擦，從而使連接部位的材料溫度升高軟化。

攪拌摩擦焊在焊接過(guò)程中工件要?jiǎng)傂怨潭ㄔ诒硥|上，焊頭邊高速旋轉(zhuǎn)，邊沿工件的接縫與工件相對(duì)移動(dòng)。

焊頭的突出段伸進(jìn)材料內(nèi)部進(jìn)行摩擦和攪拌，焊頭的肩部與工件表面摩擦生熱，并用于防止塑性狀態(tài)材料的溢出，同時(shí)可以起到清除表面氧化膜的作用。

攪拌摩擦焊縫結(jié)束時(shí)在終端留下個(gè)匙孔。通常這個(gè)匙孔可以切除掉，也可以用其它焊接方法封焊住。

攪拌摩擦焊可實(shí)現(xiàn)異種材料間焊接，如金屬、陶瓷、塑料等。攪拌摩擦焊焊接質(zhì)量高，不易產(chǎn)生缺陷，容易實(shí)現(xiàn)機(jī)械化、自動(dòng)化、質(zhì)量穩(wěn)定、成本低效率高。

電子束焊接的加工原理

電子束焊是利用加速和聚焦的電子束轟擊置于真空或非真空中的焊件所產(chǎn)生的熱能進(jìn)行焊接的方法。

電子束焊接因具有不用焊條、不易氧化、工藝重復(fù)性好及熱變形量小的優(yōu)點(diǎn)而廣泛應(yīng)用于航空航天、原子能、國(guó)防及軍工、汽車和電氣電工儀表等眾多行業(yè)。

電子從電子槍中的發(fā)射體（陰極）逸出，在加速電壓作用下，電子被加速至光速的 0．3～0．7 倍，具有一定的動(dòng)能。再經(jīng)電子槍中靜電透鏡和電磁透鏡的作用，會(huì)聚成功率密度很高的電子束流。這種電子束流撞擊工件表面，電子動(dòng)能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮芏菇饘傺杆偃刍驼舭l(fā)。在高壓金屬蒸氣作用下，工件表面被迅速“鉆”出一個(gè)小孔，也稱之為“匙孔”，隨著電子束與工件的相對(duì)移動(dòng)，液態(tài)金屬沿小孔周圍流向熔池后部，并冷卻凝固形成焊縫。

電子束穿透能力強(qiáng)，功率密度極高，焊縫深寬比大，可達(dá)到 50：1，可實(shí)現(xiàn)大厚度材料一次成形，最大焊接厚度達(dá)到 300mm。焊接可達(dá)性好，焊接速度快，一般在 1m／min 以上，熱影響區(qū)小，焊接變形小，焊接結(jié)構(gòu)精度高。電子束能量可以調(diào)節(jié)，被焊金屬厚度可以從薄至 0．05mm 到厚至 300mm，不開坡口，一次焊接成形，這是其他焊接方法無(wú)法達(dá)到的。能采用電子束焊接的材料范圍較大，特別適用于活性金屬、難熔金屬和質(zhì)量要求高的工件的焊接。

超聲波金屬焊接的加工原理

超聲波金屬焊接是利用超聲頻率的機(jī)械振動(dòng)能量，連接同種金屬或異種金屬的一種特殊方法。金屬在進(jìn)行超聲波焊接時(shí)，既不向工件輸送電流，也不向工件施以高溫?zé)嵩?，只是在靜壓力之下，將框框振動(dòng)能量轉(zhuǎn)變?yōu)楣ぷ鏖g的摩擦功、形變能及有限的溫升。接頭間的冶金結(jié)合是母材不發(fā)生熔化的情況下實(shí)現(xiàn)的一種固態(tài)焊接。它有效地克服了電阻焊接時(shí)所產(chǎn)生的飛濺和氧化等現(xiàn)象，超聲金屬焊機(jī)能對(duì)銅、銀、鋁、鎳等有色金屬的細(xì)絲或薄片材料進(jìn)行單點(diǎn)焊接、多點(diǎn)焊接和短條狀焊接。可廣泛應(yīng)用于可控硅引線、熔斷器片、電器引線、鋰電池極片、極耳的焊接。

超聲波金屬焊接利用高頻振動(dòng)波傳遞到需焊接的金屬表面，在加壓的情況下，使兩個(gè)金屬表面相互摩擦而形成分子層之間的熔合。超聲波金屬焊接優(yōu)點(diǎn)在于快速、節(jié)能、熔合強(qiáng)度高、導(dǎo)電性好、無(wú)火花、接近冷態(tài)加工；缺點(diǎn)是所焊接金屬件不能太厚（一般小于或等于 5mm）、焊點(diǎn)位不能太大、需要加壓。

激光焊接優(yōu)點(diǎn)特點(diǎn)和應(yīng)用領(lǐng)域，目前，市場(chǎng)上使用機(jī)關(guān)焊接機(jī)的企業(yè)越來(lái)越多。由于其獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)，已成功應(yīng)用于微、小型零件的精密焊接中。高功率激光設(shè)備的出現(xiàn)，開辟了激光焊接的新領(lǐng)域。獲得了以小孔效應(yīng)為理論基礎(chǔ)的深熔焊接，在機(jī)械、汽車、鋼鐵等工業(yè)領(lǐng)域獲得了日益廣泛的應(yīng)用。
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