激光焊接具有高精度的加工能力,快速的生產過程,以及優良的表面光潔度和美觀大方的外觀設計。尤其是在汽車制造業中,激光焊件已成為車身制造工藝發展的主流。因此,這種技術在眼鏡、五金電子、首飾以及衛浴廚具等高精度焊接領域得到了更廣泛的應用。
該加工流程涉及將具有出色方向性、高亮度、高強度、高單色性和高相干性等特性的激光束發射到加工工件的表面區域。經過光學系統的聚焦處理后,這些激光焦點的功率密度范圍在104-107W/cm2之間。通過激光與被焊物之間的相互作用,能在極短的時間內形成一個高度集中的熱源區,從而使被焊物區域熔化、冷卻結晶,形成堅固的焊點和焊縫。
根據使用的激光器和它們的工作模式的差異,常見的焊接方法有兩種,其中一種是脈沖激光焊,這主要適用于單點固定連續和薄層材料的焊接,焊接過程中會形成多個圓形焊點;另一種是激光束自動跟蹤系統,可實現對被焊工件的三維軌跡掃描,并將數據傳給控制系統進行實時控制,從而得到所需要的焊接工藝參數。還有一種焊接方法是連續激光焊,它主要用于大厚度部件的焊接和切割,在焊接過程中會形成一條連續的焊縫。
焊接加工具有明顯的優勢:
1、使用激光焊接技術能夠實現高品質的接頭強度和較大的深寬比,同時焊接的速度也相對較快。
2、由于激光焊接技術不需要真空環境,因此可以通過透鏡和光纖實現遠程控制和自動化生產。
3、由于激光擁有較高的功率密度,它對于難以焊接的材料,如鈦和石英,展現出了良好的焊接性能,并且可以對各種不同的性能材料進行焊接。
4、有能力進行微小的焊接操作。經過聚焦處理的激光束能夠產生微小的光斑,并且能夠精確地進行定位,這使其成為大規模自動化生產中微型和小型工件組焊的理想選擇。
不足之處:
1、激光器及焊接系統各配件的價格較為昂貴,因此初期投資及維護成本比傳統焊接工藝高,經濟效益較差。
2、由于固體材料對激光的吸收率較低,特別是在出現等離子體后(等離子體對激光具有吸收作用),因此激光焊接的轉化效率普遍較低(通常為5%-30%)。
3、由于激光焊接的聚焦光斑較小,對工件接頭的裝備精度要求較高,很小的裝備偏差就會產生較大的加工誤差。