什么是激光焊接？- 工作、类型和应用
什么是激光焊接？
激光束焊接 (LBW) 是一种通过使用激光连接金属或热塑性塑料件的焊接技术。光束提供集中的热源，可实现窄而深的焊缝和高焊接率。它基于锁孔或熔透模式焊接。
激光焊接有两种根本不同的模式：传导受限焊接和小孔焊接。激光束与被焊接材料相互作用的模式取决于光束撞击工件的功率密度。
这些过程经常用于使用自动化的大批量应用中，例如汽车行业。激光焊接的主要优点是能量密度高，能够熔化位于接头边缘的区域，而不会影响零件的大面积。
激光焊接是一种高功率密度的熔焊工艺，与电弧焊接工艺相比，它可以以相对较低的热输入产生高纵横比焊缝。此外，激光焊接可以“在真空中”进行，与其他连接技术相比，近红外固态激光束的光纤传输提供了更高的灵活性。
激光机设备
激光束焊接的主要部件或设备有：
- 激光机： 它是一种用于产生用于焊接的激光的机器。激光机的主要部件如下图所示。
- 电源： 在激光机上施加高压电源以产生激光束。
- 凸轮： 它是一种计算机辅助制造，其中激光机与计算机集成以执行焊接过程。激光焊接过程中的所有控制动作均由CAM完成。它在更大程度上加快了焊接过程。
- CAD： 它被称为计算机辅助设计。它用于设计焊接作业。在这里，计算机用于设计工件以及如何在工件上进行焊接。
- 保护气体： 在焊接过程中可以使用保护气体，以防止 w/p 氧化。
激光束焊接如何工作？
激光焊接是一种使用激光束将金属或热塑性塑料连接在一起以形成焊缝的工艺。作为如此集中的热源，激光焊接可以在薄材料中以每分钟米的高焊接速度进行，而在较厚的材料中，可以在方边零件之间产生窄而深的焊缝。
激光束焊接的工作原理是当原子的电子通过接收一些能量而被激发时。一段时间后，当它返回基态时，它会发出一个光子。
这种发射光子的浓度因辐射的激发发射而增加，我们得到高能聚焦激光束。受激发射辐射的光放大称为激光。
最初，将焊接机设置在所需位置（在要连接的两个金属件之间）。后期设置时，将高压电源施加到激光机上以执行操作。
透镜用于将激光聚焦到需要焊接的区域。 CAM用于控制焊接过程中激光和工件工作台的速度。
它启动机器的闪光灯并发射光子。光子的能量被红宝石晶体的原子吸收，电子被激发到更高的能级。当它们返回到它们的低能态或基态时，它们会发出一个光子。
这个光子再次激发原子的电子并产生两个光子。这个过程继续进行，我们得到一束聚焦激光束，用于将多个零件焊接在一起的所需位置。
使用的激光器类型
- 气体激光器： 它使用气体混合物作为激光介质来产生激光。使用氮气、氦气和二氧化碳等气体的混合物作为激光介质。
- 固态激光器： 它使用多种固体介质，例如合成红宝石晶体（氧化铝中的铬）、玻璃中的钕（Nd：玻璃）和钇铝石榴石中的钕（Nd-YAG，最常用）。
- 光纤激光器： 这种激光器的激光介质是光纤本身。
激光机的优势
与 TIG、MIG 和点焊相比，激光束的精确控制为用户提供了多项优势：
- 焊接强度： 激光焊缝较窄，具有出色的深宽比和较高的强度。
- 热影响区： 热影响区有限，并且由于快速冷却，周围材料没有退火。
- 金属： 激光可成功焊接碳钢、高强度钢、不锈钢、钛、铝和贵金属以及异种材料。
- 精密工作： 小型、严格控制的激光束允许对微型组件进行精确的微焊接。
- 变形： 零件变形或收缩最小。
- 没有联系： 材料和激光头之间没有物理接触。
- 单面焊接： 激光焊接可以取代仅需要从一侧进行的点焊。
- 废品： 激光焊接是可控的，产生的废料量很少。
激光机的缺点
- 焊接设备价格昂贵，因此该工艺的成本很高。
- 如果填充材料是必要的，但在此过程中，使用填充材料生产的数量有限，因此相对昂贵。
- 还有一些焊后操作。
- 接头必须准确定位在横梁下方。
- 关节的最终位置与光束撞击点精确对齐。
- 激光束可焊接的最大接头厚度有所限制。
- 这些材料具有高导热性和反射率，如铝和铜合金会影响激光焊接性。
- 在执行中高功率激光焊接时，必须采用适当的等离子控制设备以确保焊接重现性。
- 激光的能量转换效率往往低于 10%。
- 由于 LBM 的快速凝固特性，可能会出现一些焊接孔隙和脆性。
激光机的应用
- 它在汽车行业很突出。因此，它用于需要大批量生产的领域。
- 用于高精度焊接。由于它不使用任何电极，因此最终的焊缝会很轻但很牢固。
- 激光焊接也经常用于珠宝制作。
- 但是，激光束焊接在医疗行业中用于小规模地将金属固定在一起。
制造工艺