雷射焊接技術 相關
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圖片: researchgate.net
- 雷射焊接是一種 利用聚焦雷射光束來接合物件的加工過程 。 由於這種方式的 精確度非常高 ，因此被應用在許多工業領域中。 焊接時所需要的能量是由一組 高功率雷射 產生。 在機器人應用中，通常會利用柔軟度高的光纖來將高能量雷射光束引導至加工處。 被引導至加工處的雷射功率會透過一個透鏡聚焦在一個小焦點上。 由此會形成非常高的能量密度，因此能夠將工件熔化，進而將組件焊接在一起。
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- 焊接方式。1.1 使用硬焊/軟焊，在兩個主結構中間放在輔助焊材再借由雷射打在焊材上（條狀，或膏狀）熔化後連結兩個不同材料結構，這個焊接方式好處是主結構的熱變形較小且雷射功率選用只需要考慮焊材材料的熔點和雷射光點，最主要考驗的是焊材的放置方式和送料方式。
- 工作距離。雷射工作距離是指雷射聚焦鏡到工作物的焦點距離，工作距離越短雷射光點越小（單位能量越大）反之工作距離越長雷射光點越大（單位能量越小），而且焊接時工作距離短容易讓焊接時的飛漸物打到保護鏡造成保護鏡壽命縮短，另外焊接頭的体積和被加工物件大小也會影響工作方式 1.
- 焊接材料厚度和材質。單一案件來談，請客人提供焊接件的最大尺寸和最小尺寸（如果是單一尺寸較簡單），材質的變化數量？單一材料或數種不同材料來做焊接？同材料焊接或異材焊接？
- 工作環境。建議在空調的環境下操作，溼度在 70% 以下 ，冰水機放置戶外，室內保持 26-28度（四季），這樣可保持雷射功率穏定和延長雷射壽命。不建議在無空調的環境下操作，因為 夏天温度可能高達 38度，冬天温度可能在 10度，所以温溼度難以控制，此環境不適合使用雷射。
雷射焊接是將高強度的雷射光束加熱於金屬表面，使其金屬吸收雷射轉化為熱能，讓金屬熔化後冷卻結晶形成焊接。 雷射焊接優點及特性 熱效應小，工件變型量最小。
雷射焊接的原理. 雷射加工機的雷射光，透過改變強度和光點的大小，可以進行焊接、在 母材 表面描繪文字或圖案、切割處理等作業。. 其中，使用相比於可以用於其他加工的雷射光極強的雷射光，以此為熱源熔化母材並對母材之間進行接合的技術。. 這就是 ...
2023年9月1日 · 雷射焊接，也稱為 雷射光束焊接 (LBW) ，是一種利用雷射光束將材料熔化並熔合在一起的熔焊工藝。 這種先進的焊接技術具有許多優點，包括高精度、速度快以及焊接具有挑戰性的材料的能力。 術語 ' 激光 ”代表“受激輻射光放大”。 在雷射焊接中，雷射充當集中熱源，提供熔化接頭處材料所需的能量。 雷射光束在雷射諧振器中產生，然後使用一系列鏡子或光纖引導到工件上。 焊縫形成和熱流. 雷射光束聚焦到工件上，形成具有高能量密度的小光斑。 當雷射光束與材料相互作用時，它會加熱表面，使其熔化並形成熔池。 熔池由兩個混合並熔合在一起的工件的熔融材料組成。 當雷射光束沿著接縫移動時，熔化的材料凝固，形成牢固、永久的黏合。 雷射焊接過程中的熱流對於焊接品質起著至關重要的作用。
- 概觀
- 定義
- 分類
- 優缺點
- 套用
雷射焊是一種以聚焦的雷射束作為能源轟擊焊件所產生的熱量進行焊接的方法。由於雷射具有折射、聚焦等光學性質，使得雷射焊非常適合於微型零件和可達性很差的部位的焊接。雷射焊還有熱輸入低，焊接變形小，不受電磁場影響等特點。
由於目前雷射器價格昂貴、電光轉換效率較低等原因，雷射焊尚未廣泛套用。
雷射焊接是雷射材料加工技術套用的重要方面之一。20世紀70年代主要用於焊接薄壁材料和低速焊接，焊接過程屬熱傳導型，即雷射輻射加熱工件表面，表面熱量通過熱傳導向內部擴散，通過控制雷射脈衝的寬度、能量、峰值功率和重複頻率等參數，使工件熔化，形成特定的熔池。由於其獨特的優點，已成功套用於微、小型零件的精密焊接中。
一，按控制方式可分：手動式雷射焊接機，自動雷射焊接機，振鏡式雷射焊接機
二，按雷射器可分：YAG雷射焊接機，半導體雷射焊接機，光纖雷射焊接。
雷射焊接有兩種基本模式：雷射熱導焊和雷射深熔焊，前者所用雷射功率密度較低（105～106W/cm2），工件吸收雷射後，僅達到表面熔化，然後依靠熱傳導向工件內部傳遞熱量形成熔池。這種焊接模式熔深淺，深寬比較小。後者雷射功率密度高（106～107W/cm2），工件吸收雷射後迅速熔化乃至氣化，熔化的金屬在蒸汽壓力作用下形成小孔雷射束可直照孔底，使小孔不斷延伸，直至小孔內的蒸氣壓力與液體金屬的表面張力和重力平衡為止。小孔隨著雷射束沿焊接方向移動時，小孔前方熔化的金屬繞過小孔流向後方，凝固後形成焊縫。這種焊接模式熔深大，深寬比也大。在機械製造領域，除了那些微薄零件之外，一般應選用深熔焊。
深熔焊過程產生的金屬蒸氣和保護氣體，在雷射作用下發生電離，從而在小孔內部和上方形成電漿。電漿對雷射有吸收、折射和散射作用，因此一般來說熔池上方的電漿會削弱到達工件的雷射能量。並影響光束的聚焦效果、對焊接不利。通常可輔加側吹氣驅除或削弱電漿。小孔的形成和電漿效應，使焊接過程中伴隨著具有特徵的聲、光和電荷產生，研究它們與焊接規範及焊縫質量之間的關係，和利用這些特徵信號對雷射焊接過程及質量進行監控，具有十分重要的理論意義和實用價值。
優點
（1）可將入熱量降到最低的需要量，熱影響區金相變化範圍小，且因熱傳導所導致的變形亦最低。 （2）32mm板厚單道焊接的焊接工藝參數業經檢定合格，可降低厚板焊接所需的時間甚至可省掉填料金屬的使用。 （3）不需使用電極，沒有電極污染或受損的顧慮。且因不屬於接觸式焊接製程，機具的耗損及變形接可降至最低。 （4）雷射束易於聚焦、對準及受光學儀器所導引，可放置在離工件適當之距離，且可在工件周圍的機具或障礙間再導引，其他焊接法則因受到上述的空間限制而無法發揮。 （5）工件可放置在封閉的空間（經抽真空或內部氣體環境在控制下）。 （6）雷射束可聚焦在很小的區域，可焊接小型且間隔相近的部件， （7）可焊材質種類範圍大，亦可相互接合各種異質材料。 （8）易於以自動化進行高速焊接，亦可以數位或電腦控制。 （9）焊接薄材或細徑線材時，不會像電弧焊接般易有回熔的困擾。 （10）不受磁場所影響（電弧焊接及電子束焊接則容易），能精確的對準焊件。 （11）可焊接不同物性（如不同電阻）的兩種金屬 （12）不需真空，亦不需做X射線防護。 （13）若以穿孔式焊接，焊道深一寬比可達10:1 （14）可以切換裝置將雷射束傳送至多個工作站。
缺點
（1）焊件位置需非常精確，務必在雷射束的聚焦範圍內。 （2）焊件需使用夾治具時，必須確保焊件的最終位置需與雷射束將衝擊的焊點對準。 （3）最大可焊厚度受到限制滲透厚度遠超過19mm的工件，生產線上不適合使用雷射焊接。 （4）高反射性及高導熱性材料如鋁、銅及其合金等，焊接性會受雷射所改變。 （5）當進行中能量至高能量的雷射束焊接時，需使用等離子控制器將熔池周圍的離子化氣體驅除，以確保焊道的再出現。 （6）能量轉換效率太低，通常低於10%。 （7）焊道快速凝固，可能有氣孔及脆化的顧慮。 （8）設備昂貴。
雷射焊接在工業中的套用情況
（1）雷射焊接在國外汽車工業中的套用
1） 白車身雷射焊接
汽車工業中的線上雷射焊接大量用在白車身衝壓零件的裝配和連線上。主要套用包括車頂蓋雷射焊、行李箱蓋雷射釺焊及車架雷射焊接。
另一項比較重要的車身雷射焊接套用，是車身結構件（包括車門、車身側圍框架及立柱等）的雷射焊接。採用雷射焊的原因是可提高車身強度，並可解決一些部位難以實施常規電阻點焊的難題。
2） 不等厚雷射拼焊板
漢騰數控雷射複合焊接是雷射光束焊接和MIG焊接技術的結合。 能最大程度地保證焊縫的金屬組織和機械性質。 雷射焊接的焊接過程也可以廣泛應用於當今的電子產業。
