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激光焊接技术特点及应用前景

文章来源:深圳晨皓达科技公司    时间:2019-05-20 09:48:06
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1 激光焊接技术的内涵及分类

激光焊接顾名思义就是传统焊接技术与现代激光科技的结合,其主要是利用利用高能量密度的激光束作为热源的一种高效精密焊接方法,利用激光本身的高度聚焦,在短时间内形成强烈的脉冲,从而对材料进行加工和切割。相对于传统焊接而言,其本身精度更高,更加的灵敏,焊接小了也更高,因而适用于在材料的微小区域进行焊接。激光焊接技术借助于特定的戒指的往复振荡,将其转化为高辐射能量,并且对这一辐射能量进行聚焦,由此超过材料的燃点,最终实现不同材料之间的粘连。

现代激光焊接主要分为两类,一是激光深焊接,其主要是通过将大功率激光束直接投射到材料表面,利用热能与光能的转化,从而使得材料在持续照射下软化直至融化;另一类是是热传导焊接技术,与激光深焊接的主要差异在于材料表层的热量通过热传导方式继续向材料内部传送,最终实现焊接材料的合二为一。

2 激光焊接的特点

首先,激光焊接可将入热量降到最低的需要量,热影响区金相变化范围小,且因热传导所导致的变形亦最低。不需使用电极,没有电极污染或受损的顾虑。且因不属于接触式焊接制程,机具的耗损及变形接可降至最低。激光束易于聚焦、对准及受光学仪器所导引,可放置在离工件适当之距离,且可在工件周围的机具或障碍间再导引,其他焊接法则因受到上述的空间限制而无法发挥。其次,工件可放置在封闭的空间(经抽真空或内部气体环境在控制下)。激光束可聚焦在很小的区域,可焊接小型且间隔相近的部件,可焊材质种类范围大,亦可相互接合各种异质材料。另外,易于以自动化进行高速焊接,亦可以数位或电脑控制。焊接薄材或细径线材时,不会像电弧焊接般易有回熔的困扰。

3 激光焊接技术的应用前景

3.1 当前激光焊接技术的研究现状

国外激光技术以及制造业较为发达,他们早在上世纪八十年代就已经开始研究如何将现代激光技术应用在传统制造业中。欧盟、美国等西方国家和亚洲的日本借助于自身发达的科学技术实力以及良好的制造业基础,在政府合理的引导以及财政支持下,激光焊接技术发展非常快速,特别是进入新世纪以后,已经在许多的制造业和其他行业中能够看到激光焊接结束的应用,包括电子工业、造船工业、汽车工业等等,都能够看到现代激光焊接技术的应用。并且已经初步形成了焊接技术的行业标准,从而使得其能够在一个合理可控的范围内得到应用。与此同时,为了进一步提升焊接效率,使得激光焊接技术能够更好地应用于现代大型生产,特别是大型制造业以及建筑业,西方发达国家近年来在积极研究如何提升激光焊接的效率,通过大功率激光器的研究,进一步推动和实现大功率激光焊接技术的实现,由此真正将其应用到大型制造业、建筑业甚至是军事领域,进行潜艇以及军舰的制造。

目前,激光焊接技术研究在国内走在前列的当属哈尔滨焊接研究所。近年来,其除了进一步拓宽和研发新的激光焊接种类以及设备之外,也在积极模仿以及参照国外研究的最新动向,不断寻求大功率激光焊接技术的突破与发展。而最新的研究成果显示,他们成功克服了国内大型构件的焊接难题,这无疑标志着我国在激光焊接技术领域的重大突破,也为未来大型工程重大应用奠定了基础。除此之外,目前国内的激光焊接技术研究还集中在激光热丝焊、异种金属焊等领域,他们都是现代激光焊接技术研究的最新课题。而国外在相关研究领域已经取得了突破,特别是德国已经初步掌握了异种金属焊的技巧和方式,而未来我国要想真正熟练的应用以及掌握激光焊接技术,将其应用到更多的领域以及行业内,无疑就必须要攻破上述课题,要进一步完善以及优化激光焊接技术。

3.2 激光焊接技术的应用前景

激光焊接作为现代科技与传统技术的结合体,其相对于传统焊接技术而言,尤其独特之处并且本身的应用领域以及应用层面更加广泛,可以极大的提升焊接的效率和精度。其功率密度高、能量释放快,从而更好的提高了工作效率,同时其本身的聚焦点更小,无疑使得缝合的材料之间的黏连度更好,不会造成材料的损伤和变形。激光焊接技术的出现,实现了传统焊接技术所无法应用领域,其能够简单的实现不同材质、金属与非金属等多种焊接需求,并且因为激光本身的穿透性和折射性,使得其能够依据光速本身的运行轨迹,实现360 度范围内的随意焦,而这无疑是传统焊接技术发展下所无法想象的。除此之外,因为激光焊接能够在短时间内释放大量热量实现快速焊接,因而其对于环境要求更低,能够在一般室温条件下进行,而无需再在真空环境或是气体保护状态下。经过几十年的发展,人们对于激光技术的了解以及认知程度最高,其也从最初的军事领域逐步扩展到现代民用领域,而激光焊接技术的出现进一步拓展了激光技术的应用范围。未来激光焊接技术不仅仅能够用于汽车、钢铁、仪器制造等领域,其必然还可以在军事、医学等等更多的领域得到应用,特别是在医学领域,借助于其本身的高热量、高融合、卫生等特点,更好的在神经医学、生殖医学等临床诊治中应用。而其本身的精度优势也会在更多的精密仪器制造业中得到应用,从而不断造福人类以及社会的发展。

(本文由作者彭灿发表于《科学导报》2015年第18期)

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