激光焊接的优点主要有哪些 浅谈汽车上的激光焊接技术

发布日期:2018-06-17 08:05:02 更新时间: 2020-08-11 编辑: 小敏
激光焊接的优点主要有哪些

原标题:激光焊接的优点主要有哪些

①能量密度高度集中,焊接时加热和冷却速度极快.热影响区小,焊接应力和变形很小;②非接触加工,对焊件不产生外力作用,适合焊接难于接触的部位;②激光可以通过光学入件进行传输和变换,易于与机器人配合,自动化程度和生产效率高;④焊接工艺稳定,焊缝表面和内在质量好,性能高;⑤能够焊接高熔点、高脆性的难熔金属、陶瓷、有机玻璃和异种材料;⑥绿色环保,没有污染;⑦不受电场磁场干扰.不需要真空保护。

激光焊接的缺点主要有:①焊接淬硬性材料时易形成硬脆接头;②合金元素蒸发造成焊缝产生气孔和咬边;②对焊件装配、夹持及激光束精确调整要求较高;④能源转换效率低,设备昂贵,焊接成本较高。激光焊接机相比传统焊接机的优点

激光焊 和电子束焊部属于高能密度焊,在焊接特点上有很多相似性,但是也有显著的区别。电子束焊—般在真空环境下进行,因此焊接过程不发生氧化,焊缝光滑美观,焊接质量良好。但是焊件尺才和形状受真空室限制,焊接大型结构需要采用大真空室,结果导致设备成本大大提高,真空时间大大延长,生产效率降低。激光焊 接无需在真空环境下进行,焊接实施非常方便,对焊件尺寸和形状限制较小。但是为了保证焊接质量,一般需要采用保护气体和保护装置。

激光焊 接时材料对激光的反射率很高,大部分能量被材料反射而损失掉,仅有很少部分能量被材料吸收用来加热焊件。电子束不被材料反射,大部分被吸收用来加热焊件,阅此激光的有效利用功率很低。

激光器和电子束焊机设备成本随功率变化的趋势不同。在几千瓦的功率范围内,激光器的成本低于电子束焊机;在几万瓦的功率范围内,电子束焊机的成本低于激光器;在中间功率范围内,二者成本相当。

激光焊 和电子束好各有优势,适用于不同的焊接对象和领域。焊接大厚板时优先选用电子束焊,焊接薄板时优先选用激光焊。随着激光技术的进步,激光器功率不断提高,成本不断降低,激光焊接在厚板焊接方面的应用也在逐渐增加。

【长文】浅谈汽车上的激光焊接技术_车家号_汽车之家

引言: 这是一篇让我觉得激动的文章,因为它来自清华大学博士的投稿。作为技术男小懂的个人兴趣号,得到工学博士的垂青,心里诚惶诚恐!因此我一字未改,甚至完全保留了博士写给我的非常善意的备注!以下是正文!

最近一段时间在汽车之家等论坛上有不少帖子谈激光焊接的优势,教车友们如何识别车身是不是激光焊接的。作为一名激光焊接的资深研究人员,小懂也想和大家分享一下自己对汽车上的激光焊接技术的理解。

激光焊接采用高能量密度的激光为热源照射在材料连接处,使得分离的材料吸收激光能量后迅速发生熔化乃至汽化并共同形成熔池,在随后的冷却过程一起凝固从而连接在一起。图1是管的激光焊 接过程,图中红色区域内大致是激光的传播路径,高亮度的区域内是金属受热后汽化产生的金属蒸气。看到这里有的看官不禁要问,激光在哪里,我怎么没看见。这是因为激光焊 接用的高功率激光常见的有两种:CO2激光和固体/光纤激光,前者的波长为10.6μm,或者的波长为1.06/1.07μm,都在红外波段,因此肉眼是看不见的。

激光焊 接主要有加热范围集中且精确可控、焊接变形小、焊接速度快等特点。为了帮助各位看官脑补一下,我们拿激光焊接和常见的电弧焊比较一下。激光光斑直径可以精确控制,通常照射在材料表面的光斑直径在0.2-0.6mm的范围内,且越靠近光斑中心的位置能量越高(能量从中心到边缘呈指数衰减,即高斯分布),激光焊的焊缝宽度可以控制在2mm以下。而电弧焊的电弧宽度无法精确控制且远远大于激光光斑直径,电弧焊的焊缝宽度也远远大于激光焊,通常在6mm以上。由于激光焊 接的能量很集中,从而熔化的材料少,需要的总热量小,因此焊接变形小,焊接速度快。可以拿写字来形象的比喻激光焊和电弧焊。激光焊 就像用0.3mm的签字笔写字,字肯定就那么细,写得很快,写完纸基本没变化,可以说是指哪儿打哪儿;电弧焊就像用很大的毛笔写字,字不但粗,用的力气不一样字的粗细也不同,而且写得慢,写完纸由于浸水太多难免变形,只能说是打哪儿指哪儿。

从上面激光焊接的介绍我们可以看出,激光焊接貌似是一种高大上的焊接方法,那么用激光焊接来进行车身的焊接,和目前普遍使用的电阻点焊相比,谁的强度更高呢?

激光焊接的接头是一条细长的连续的直线,如图2所示,而电阻点焊的接头则是一排略微下凹的离散的圆点,如图3所示。如果说激光焊的接头像拉链一样把衣服的两襟连在一起,那电阻点焊的接头就像是扣衣服的扣子。那么激光焊 和电阻点焊到底谁的强度更高呢?激光焊的焊缝金属是经过快速凝固获得的,其晶粒(金属的基本组成单元,可以理解为金属的细胞)更加细小,有利于提高焊缝金属的强度,因此激光焊 焊缝金属的强度要比电阻点焊焊缝金属的强度高一点。同时不要忘了,电阻点焊的接头是一串离散的点,刚才拿焊上的部分去和激光焊比都已经比不过了,而那些没焊上的地方还要“拖后腿”,那平均下来电阻点焊就更加比不过激光焊了。因此,对于相同长度的焊接接头而言,激光焊的强度要高于电阻点焊。

看了上面的分析,大家似乎觉得小懂的这个问题是废话,肯定是选强度高的买啦,安全第一嘛。其实不然,且听在下细细道来。

经过厂家进行焊接参数优化以后,电阻点焊接头的强度虽然比不过激光焊 ,但是还是要比金属母材高的,整体焊接车体的最薄弱环节在于母材上的焊接热影响区。也就是说金属母材(尤其是焊接热影响区)是最弱环节,因此一旦车身受到强烈的外力时,绝大多数情况下都是金属母材发生破坏,而不是焊接接头。正是由于金属母材这块短板的存在,使得激光焊 接的车身和电阻点焊的车身对外表现出来的强度几乎没有区别。激光焊接接头强度虽高,奈何被金属母材的强度拖后腿,没有用武之地啊!

看到这里大家肯定又要问,既然激光焊 接并不能提高车身整体的强度,那为什么有的制造商还要花大价钱引进激光焊接呢?那是因为激光焊接其实还有别的优点。

首先,激光焊接的焊接速度要比电阻点焊快得多。例如6s的时间,激光焊可以焊1m长的焊缝,而电阻点焊只能焊1个点。其次,激光焊的接头是连续的,自然就不会像电阻点焊接头那样存在漏水的问题,因此可以省去涂密封胶的工艺。

再次,激光焊接头的变形小,有利于减小金属覆盖件之间的段差,提高车身精度,同时对于不同强度钢板的拼接也有好处。

最后,激光焊接的飞溅很少,能够让天天“放烟花”的焊装车间平静下来,改善工人的作业环境。不过话说回来,上面的这些激光焊 的优点主要对制造商有意义,对于消费者来说,只要到手的车子间隙合适不漏水,其他的谁在乎呢?

综上所述,小懂个人觉得,在价格和配置相近的情况下,选激光焊接的车身是毫无疑问的。但是没必要为了激光焊接来额外买单,而把激光焊接作为买车的重要指标甚至是第一指标就更加没必要了。为求安心的不差钱的壕请自动忽略本屌前一句话。

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