激光技術(shù)采用偏光鏡反射激光產(chǎn)生的光束使其集中在聚焦裝置中產(chǎn)生巨大能量的光束,假如焦點(diǎn)靠近工件,工件就會(huì)在幾毫秒內(nèi)熔化和蒸發(fā),這一效應(yīng)可用于焊接工藝高 功率co2及高功率yag激光器的出現(xiàn),開(kāi)辟了激光焊接的新領(lǐng)域。激光焊接設(shè)備的關(guān)鍵是大功率激光器,主要有兩大類,一類是固體激光器,又稱nd:yag 激光器。nd(釹)是一種稀土族元素,yag代表釔鋁柘榴石,晶體結(jié)構(gòu)與紅寶石相似。nd:yag激光器波長(zhǎng)為1.06μm,主要優(yōu)點(diǎn)是產(chǎn)生的光束可以通 過(guò)光纖傳送,因此可以省往復(fù)雜的光束傳送系統(tǒng),適用于柔性制造系統(tǒng)或遠(yuǎn)程加工,通常用于焊接精度要求比較高的工件。汽車產(chǎn)業(yè)常用輸出功率為3-4千瓦的 nd:yag激光器。另一類是氣體激光器,又稱co2激光器,分子氣體作工作介質(zhì),產(chǎn)生均勻?yàn)?0.6μm的紅外激光,可以連續(xù)工作并輸出很高的功率,標(biāo) 準(zhǔn)激光功率在2-5千瓦之間。
激光焊接的工藝參數(shù)
(1)功率密度
功率密度是激光加工中最關(guān)鍵的參數(shù)之一。采用較高的功率密度,在微秒時(shí)間范圍內(nèi),表層即可加熱至沸點(diǎn),產(chǎn)生大量汽化。因此,高功率密度對(duì)于材料去除加工,如 打孔、切割、雕刻有利。對(duì)于較低功率密度,表層溫度達(dá)到沸點(diǎn)需要經(jīng)歷數(shù)毫秒,在表層汽化前,底層達(dá)到熔點(diǎn),易形成良好的熔融焊接。因此,在傳導(dǎo)型激光焊接 中,功率密度在范圍在 104~106w/cm2。
(2)激光脈沖波形
激光脈沖波形在激光焊接中是一個(gè)重要問(wèn)題,尤其對(duì)于薄片焊接更為重要。當(dāng)高強(qiáng)度激光束射至材料表面,金屬表面將會(huì)有60~98%的激光能量反射而損失掉,且反射率隨表面溫度變化。在一個(gè)激光脈沖作用期間內(nèi),金屬反射率的變化很大。
(3)激光脈沖寬度
脈寬是脈沖激光焊接的重要參數(shù)之一,它既是區(qū)別于材料去除和材料熔化的重要參數(shù),也是決定加工設(shè)備造價(jià)及體積的關(guān)鍵參數(shù)。
(4)離焦量對(duì)焊接質(zhì)量的影響
因?yàn)榧す饨裹c(diǎn)處光斑中心的功率密度過(guò)高,容易蒸發(fā)成孔。離開(kāi)激光焦點(diǎn)的各平面上,功率密度分布相對(duì)均勻。離焦方式有兩種:正離焦與負(fù)離焦。焦平面位于工件上 方為正離焦,反之為負(fù)離焦。按幾何光學(xué)理論,當(dāng)正負(fù)離焦平面與焊接平面距離相等時(shí),所對(duì)應(yīng)平面上功率密度近似相同,但實(shí)際上所獲得的熔池形狀不同。負(fù)離焦 時(shí),可獲得更大的熔深,這與熔池的形成過(guò)程有關(guān)。
激光焊接的應(yīng)用領(lǐng)域
激光焊接機(jī)在制造行業(yè)、粉末冶金領(lǐng)域、汽車工業(yè)、電子工業(yè)以及其他領(lǐng)域都有廣泛的應(yīng)用。
激光焊接在汽車制造業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀,縮減如下:
目前,德國(guó)大眾汽車公司在audia6、golfa4、passat等品牌的車頂均采用激光焊接,寶馬、通用公司在車架頂部也采用激光焊接,德國(guó)奔馳公司則采用激光焊接傳動(dòng)部件。
除了激光焊接,其他激光技術(shù)也得到了廣泛應(yīng)用:大眾、通用、奔馳、日產(chǎn)公司應(yīng)用了激光技術(shù)切割覆蓋件,菲亞特和豐田公司應(yīng)用激光涂覆發(fā)動(dòng)機(jī)排氣閥,大眾公司則對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)凸輪軸進(jìn)行激光表面硬化處理。
從目前國(guó)內(nèi)的情況來(lái)看,國(guó)際品牌的國(guó)產(chǎn)化車型:帕薩特、波羅、途安、奧迪、東風(fēng)標(biāo)致、??怂沟榷家呀?jīng)采用激光焊接技術(shù),其中一汽大眾奧迪a6頂蓋和寶來(lái)后蓋 采用激光焊接,速騰和途安的車身激光焊縫長(zhǎng)度分別達(dá)到30、40m。此外,國(guó)內(nèi)自主汽車品牌的華晨、奇瑞、吉利汽車也相繼在其新車型上應(yīng)用激光焊接技術(shù)。