好文 | 激光焊接知识及行业应用

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激光焊接原理(主要讲金属材料的激光焊接):
激光焊接是将高强度的激光束辐射至金属表面 , 通过激光与金属的相互作用 , 金属吸收激光转化为热能使金属熔化后冷却结晶形成焊接 。
激光焊接的机理有两种:
1、热传导焊接:当激光照射在材料表面时 , 一部分激光被反射 , 一部分被材料吸收 , 将光能转化为热能而加热熔化 , 材料表面层的热以热传导的方式继续向材料深处传递 , 最后将两焊件熔接在一起 。 常用于脉冲激光焊接机 , 深宽比小于1 。
2、激光深熔焊:当功率密度比较大的激光束照射到材料表面时 , 材料吸收光能转化为热能 , 材料被加热熔化至汽化 , 产生大量的金属蒸汽 , 在蒸汽退出表面时产生的反作用力下 , 使熔化的金属液体向四周排挤 , 形成凹坑 , 随着激光的继续照射 , 凹坑穿入更深 , 当激光停止照射后 , 凹坑周边的熔液回流 , 冷却凝固后将两焊件焊接在—起 。 常用于连续激光焊接机 , 深宽比大于1 。

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激光焊接特点:
1、速度快、深度大、变形小 。
2、能在室温或特殊条件下进行焊接 , 焊接设备装置简单 。 例如 , 激光通过电磁场 , 光束不会偏移;激光在真空、空气及某种气体环境中均能焊接 ,
并能通过玻璃或对光束透明的材料进行焊接 。
3、可焊接难熔材料如钛、石英等 , 并能对异性材料进行焊接 , 效果良好 。
4、激光聚焦后 , 功率密度高 , 在采用高功率激光焊接机焊接时 , 深宽比可达5:1 。
5、可进行微型焊接 。 激光束经聚焦后可获得很小的光斑 , 且能精确定位 , 可应用于大批量自动化生产的微、小型工件的组焊中 。
6、可焊接难以接近的部位 , 进行非接触远距离焊接 , 具有很大的灵活性 。
7、激光束可实现能量分光与时间分光 , 进行多工位同时焊接及多工位分时焊接 , 大大提高生产效率和设备的利用率 。
激光焊接按激光器分类:
脉冲激光器焊接和光纤连续激光器焊接 , 区别如下:
连续焊接纹路(连续的)脉冲焊接(一点一点的)脉冲焊接焊斑叠加

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激光焊接方式:
按产品组合方式分如下:

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对接焊缝隙要求:尽量无缝隙 , 一般小于0.05mm 。 并且越薄的产品要求越严格 。
穿透焊缝隙要求:上下层尽量贴合牢固 。 上层材料越薄 , 要求贴合越紧 。
激光焊接与其他焊接方式对比:

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金属材料焊接特性:

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材料细分:
1:钢的焊接特性
钢是含碳量在0.04%-2.3%之间的铁碳合金 。 为了保证其韧性和塑性 , 含碳量一般不超过1.7% 。 为了提高钢的力学性能、工艺性能或某些特殊性能(如耐腐蚀性、耐热性、耐磨性等) , 冶炼中有目的地加入一些合金元素(如Mn、Si、Cr、Ni、Mo、W、V、Ti等) , 这种钢称为合金钢 。 按化学成份分类
(1)碳素钢:
a.低碳钢(C≤0.25%);
b.中碳钢(C≤0.25~0.60%);
c.高碳钢(C≤0.60%~2.11%) 。
含碳量越高 , 熔池越容易产生爆孔 。
(2)合金钢:
a.低合金钢(合金元素总含量≤5%);
b.中合金钢(合金元素总含量>5~10%);
c.高合金钢(合金元素总含量>10%) 。
合金钢可焊性视合金元素而定 , 跟不锈钢熔点特性相近的可焊性好 。
不锈钢特性:
(3)不锈钢(StainlessSteel)
指耐空气、蒸汽、水等弱腐蚀介质和酸、碱、盐等化学浸蚀性介质腐蚀的钢 。
不锈钢按组织状态分为:马氏体钢、铁素体钢、奥氏体钢等 。
马氏体不锈钢 , 马氏体不锈钢主要为铬含量在12%-18%范围内的低碳或高碳钢 , 主要合金元素是铁、铬和碳 。 不锈钢中 , 马氏体不锈钢的焊接性最差 , 焊接接头通常硬而脆 , 并伴有冷裂倾向 。 焊接含碳量大于0.1%的不锈钢时 , 预热和回火可以降低裂纹和脆裂的倾向 。 如403、410、414、416、420、440A、440B和440C型 。
奥氏体不锈钢 , 是指在常温下具有奥氏体组织的不锈钢 。 钢中含Cr约18%、Ni