激光焊接机的应用及发展历程
2022-04-02
20世纪70年代,大功率(数千瓦)CO2激光器的出现,开辟了激光技术应用于焊接的新纪元。20世纪80年代,激光焊接作为新技术在欧洲、美国、日本受到关注。1985 年德国蒂森钢铁公司与德国大众汽车公司合作,在奥迪100车身上成功地采用了全球第块激光拼焊板。20世纪90年代欧洲、北美、日本各大汽车生产厂开始在车身制造中大规模使用激光拼焊板技术。无论实验室还是汽车制造厂的实践经验,均证明了激光拼焊板可以成功地应用于汽车车身的制造。
激光拼焊是采用激光能源,将若干不同材质、不同厚度、不同涂层的钢材、不锈钢材、铝合金材等进行自动拼合和焊接而形成一块整体板材、
型材、夹芯板等,以满足零部件对材料性能的不同要求,用最轻的重量、最优的结构和最佳的性能实现装备轻量化。在欧美等发达国家,激光拼焊不仅在交通运输装备制造业中被使用,还在建筑业、桥梁、家电板材焊接生产、轧钢线钢板焊接(连续轧制中的钢板连接)等领域中被大量应用。
世界著名的激光焊接企业有瑞士Soudonic公司、法国阿赛洛钢铁集团、德国蒂森克虏伯集团TWB公司、加拿大Servo- Robot公司、德国Precitec公司等。随着航空航天、微电子、医疗器械及核工业等的迅猛发展,对材料焊接性能的要求越来越高,传统的焊接方法难以满足要求,激光焊作为一种独特的加工方法日益受到重视。激光焊接是激光技术最广泛的工业应用领域之一。
中国的激光焊接技术应用起步较晚,20 世纪70年代之前,由于没有高功率的连续激光器,那时激光应用大多是采用脉冲固体激光器。研究的重点是脉冲激光焊接,应用于小型精密零部件的点焊,或由单个焊点搭接而成缝焊。2002 年10月,中国第一条激光拼焊板专业生产线投人运行,由武汉蒂森克虏伯中人激光拼焊有限公司从德国蒂森克虏伯集团TWB公司引进。此后上海宝钢阿赛洛激光焊公司、一 汽宝友激光焊有限公司等的激光拼焊板也相继投产。
激光焊作为一种独具优势的焊接技术日益受到重视。
目前世界上1kW以上的激光加工设备已超过3万台,且每年以20%以上的速度增长,其中1/3用于焊接。激光焊在汽车、钢铁、船舶、航空航天、轻工等行业得到了日益广泛的应用。CO2激光焊接机的部分应用如下
应用部门
应用案例
航空
发动机壳体、机翼隔架、机身蒙皮与筋条、壁板、膜盒等
电子仪表
集成电路内引线、显像管电子枪、全钽电容、调速管、仪表游丝等
机械
精密弹簧、针式打印机零件、金属薄壁波纹管、热电偶、电液伺服阀等
钢铁治金
焊接厚度为0.2~ 8mm、宽度为0. 5~1.8mm的硅钢片,高、中、低碳钢和不锈钢,焊接速度为100~1000cm/ min
汽车
车顶、车身、侧框、汽车底架、传动装置、齿轮、点火器中轴与拨板组合件等
高铁
车体蜂窝结构
船舶
甲板、船舱隔壁、客舱壁板、平板夹心构件
医疗
心脏起搏器以及心脏起博器所用的锂碘电池等
食品
食品罐(用激光焊代替传统的锡焊或接触高频焊,具有无毒、焊速快、节省材料以及接头美观、性能优良等特点)等
其他
燃气轮机、换热器、干电池锌铜外壳、核反应堆零件等
脉冲激光焊主要用于微型件、精密元件和微电子元件的焊接。低功率脉冲激光焊常用于直径在0. 5mm以下金属丝与丝(或薄膜)之间的点焊连接。脉冲激光焊已成功地用于焊接不锈钢、铁镍合金、铁镍钴合金、铂、铑、钽、铌、钨、钼、铜及铜合金、金、银、硅铝丝等。脉冲激光焊可用于显像管电子枪、核反应堆零件、仪表游丝及混合电路薄膜元件的导线连接等。用脉冲激光封装焊接继电器外壳、锂电池和钽电容外壳、集成电路等都是很有效的方法。
连续激光焊主要应用于厚板深熔焊。平板对接、搭接、端接、角接均可采用连续激光焊,常见的接头形式是对接和搭接。激光焊虽然在焊接熔深方面比电子束焊小- -些,但由于不受电子束焊真空室对零件的局限、无需在真空条件下进行焊接,故其应用前景更为广阔。尤其是激光焊设备常与机器人结合起来组成柔性加工系统,使激光焊的应用范围进一步扩大。
在电厂的建造及化工行业,有大量的管管、管板接头,用激光焊可得到高质量的单面焊双面成形焊缝。
在舰船制造业,用激光爆想控大座度板(可加填充金属), 接头性能优于电弧焊,能降低产品成本,提高构件的可靠性,延长舰船的使用寿命。激光焊还应用于电动机定子铁芯的焊接,发动机壳体、机翼隔架等飞机零件的生产,航空发动机叶片的修复等。
激光焊还有其他多种形式的应用,如激光钎焊、激光电弧复合焊、激光填丝焊、激光压焊等。激光钎焊主要用于印制电路板的焊接,激光压焊主要用于薄板或薄钢带的焊接。
采用强烈聚焦的激光束还可以焊接陶瓷、玻璃、复合材料等。焊接陶瓷时需要预热以防止产生裂纹,通常采用长焦距的聚焦透镜。为了提高接头强度,也可添加焊丝。用激光焊接金属基复合材料时接头区易产生脆性相,这些脆性相会导致裂纹和降低接头强韧度,但在一定条件下仍可获得满足使用要求的接头。
上一个: 脉冲激光焊机工艺特点及参数
下一个: 激光焊机主要技术参数
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