激光焊接的优势和局限性:它强度高吗?
本文介绍激光焊接的定义、原理、坚固性、局限性、优点和缺点,以及与 MIG 和 TIG 焊机的比较。
在焊接行业,激光焊接被认为是一种强大而复杂的连接工艺。它利用高度集中的光束,即激光。在材料的目标表面上,激光束在接触点上产生强烈的热量,并使材料在冷却和凝固时熔化并形成牢固的结合。
激光焊接既有优点也有缺点。与 MIG 或 TIG 等其他焊接工艺相比,激光焊接更强大。今天,我们将了解激光焊接、其优势和局限性、可用性等。我们还将在本文中将激光焊接与几种焊接方法进行比较。
那么,让我们深入了解激光焊接的世界。
什么是激光焊接?
激光焊接是一种使用高热聚焦激光束熔化金属表面的焊接方法。熔化的部件随后在冷却后连接并凝固。与任何其他激光机械一样, 激光焊接机 还利用激光器的一些特定元素,包括固体激光器、气体激光器(CO2 激光器)和二极管激光器。
高质量的焊接、最小的变形和加热区使其成为各种焊接项目的理想选择。
其他焊接工艺还包括气体保护金属电弧焊 (GMAW/MIG)、气体保护钨极电弧焊 (GTAW/TIG)、保护金属电弧焊 (Stick)、药芯电弧焊、埋弧焊、电阻点焊和电子束焊。
其中,激光焊接是最实用、用途最广泛的焊接方式。
它是如何起作用的?
激光焊接使用高浓度聚焦激光束加热金属表面使其熔化。连接部件后,让其冷却直至凝固。
下面逐步给出用户信息。
1. 光束生成:焊接过程始于高功率激光束的生成。不同类型的激光器,如固体激光器、气体激光器(例如 CO2 根据应用要求,可以使用激光或二极管激光。
2. 光束聚焦:然后使用镜子和透镜将激光束引导到聚焦点。材料的有效加热和熔化很大程度上取决于焦点和温度的准确性。
3. 材料准备:在开始焊接过程之前,必须进行材料准备。这包括清洁、夹紧和表面处理。
4.焊接过程:将激光束聚焦在已处理好的材料表面上,在激光的集中热量作用下,材料表面的导向点发生熔化。
5. 焊接形成:熔融材料融合并形成坚固的接头。为了增强接头强度和填补间隙,可以使用额外的过滤器。
6. 冷却和凝固:焊接完成后,熔融材料迅速冷却并凝固,在连接表面之间形成牢固的结合。为了最大限度地减少变形,适当的冷却控制非常重要。
7. 焊后检查:检查焊接质量和完整性。根据焊接表面情况,可能需要进行打磨、抛光或涂层等额外的精加工工艺。
激光焊接牢固吗?
是的,激光焊接被认为是一种强大而可靠的焊接技术。激光焊接成为一种强大焊接工艺的原因如下。
• 精度和控制
通过精确控制焊接参数(如功率、速度和焦点),可以保持一致的焊接效果和材料特性。这样可以形成牢固的焊接接头。
• 最小热影响区 (HAZ)
集中光束可使热影响区最小化。这可减少热变形、残余应力和材料弱化。因此,焊接接头的机械性能通常优于其他焊接方法
• 深层渗透
激光焊接可以实现高纵横比的深熔焊接。因此,厚材料的焊接变得更加容易。它增强了接头的结构完整性。
• 高能量密度
高能量密度确保材料高效熔化和融合。这可形成牢固的冶金结合。这种高能量密度还可实现钢和有色合金的焊接。
• 非接触式工艺
激光焊接是一种非接触式焊接方法,可最大限度地减少焊接材料的物理变形和污染。
利与弊
激光焊接是一种多功能且实用的工艺,适用于各种焊接工作。然而,与其他焊接方法相比,激光焊接有时无法提供必要的输出。让我们并排看看激光焊接的优点和缺点。
优点 | 缺点 |
---|---|
可实现高精度和可控的焊接,非常适合复杂精密的部件 | 与传统焊接方法相比,激光焊接设备的初始投资相对较高 |
可以焊接多种材料,包括金属、塑料和异种材料 | 可能不适用于非常厚的材料或具有高反射表面的材料,这些材料会反射或散射激光束 |
减少热变形和材料损坏,保持周围材料的机械性能 | 激光束的视线特性限制了它在难以接近或具有复杂几何形状的焊接接头中的使用 |
能够高速焊接,提高生产率并缩短制造时间 | |
通常一次焊接即可在厚材料和高纵横比中实现牢固焊接 | |
轻松集成到自动化制造系统中,提高效率和一致性 |
如何克服激光焊接的局限性!
如果使用得当,激光焊接可以带来巨大的机遇。是的,它有一定的局限性,但你可以克服其中的大部分。那么,如何做到这一点呢?
设备成本高
• 进行彻底的成本效益分析。考虑提高生产率所带来的长期节省。
• 探索融资或租赁选择。
• 从机器的最低投资开始。逐渐增加投资。
材料限制
• 在反射材料上使用涂层或表面处理。这将增强激光吸收并减少反射问题。
• 优化激光参数以更好地适应材料特性和厚度。
• 将激光焊接与其他焊接方法(例如 MIG 或 TIG)相结合。
关节可达性有限
• 使用机械臂和自动化系统将可以接触到难以触及的关节。
• 设计定制夹具和治具。
• 采用多轴激光焊接系统
此外,逐步实施现有产品、进行兼容性评估和启动试点项目可以提高机器的效率并显著减少限制。
激光焊接 VS MIG
特性 | 激光焊接 | MIG |
---|---|---|
热源 | 激光束 | 电弧 |
平台精度 | 很高 | 中 |
热影响区 | 最小 | 较大 |
焊接速度 | 高 | 中度至低度 |
渗透 | 深度,通常一次传球 | 很好,可能需要多次通过 |
材料相容性 | 范围广泛,包括难以焊接的 | 范围广泛、常见的金属 |
溅 | 最少甚至没有 | 产生飞溅 |
设备费用 | 高 | 降低 |
技能要求 | 需要高度专业的培训 | 中等,较易学习 |
关节无障碍 | 需要视线 | 更灵活 |
省时提效 | 轻松实现自动化 | 不太容易实现自动化 |
安全 | 高功率激光的重大危害 | 需要采取预防措施,但通常更安全 |
激光焊接 VS TIG
方面 | 激光焊接 | TIG焊接 |
---|---|---|
精度和控制 | 精度极高,非常适合复杂和自动化的流程 | 手动控制精度高,适合精细、高质量的焊接 |
热影响区 (HAZ) | 最小化热影响区,减少热变形并保持材料性能 | 最大程度减少热影响区,但不如激光焊接 |
速度 | 高速焊接提高生产效率 | 焊接速度较慢会降低生产率 |
多功能 | 适用于多种材料,包括金属、塑料和异种材料 | 非常适合各种金属,特别是有色金属,但对塑料的适应性较差 |
技能要求 | 需要专门的培训和专业知识 | 需要丰富的技能和经验才能获得最佳效果 |
成本 | 初始设备成本高 | 设备成本适中,高于其他一些方法 |
应用领域 | 非常适合高精度、自动化和大批量生产应用 | 最适合高质量焊接和手动控制,例如航空航天、汽车和艺术金属加工 |