關于五種激光焊接工藝解析

隨著全球制造業(yè)的迅速發(fā)展，焊接技術應用越來越廣泛，焊接技術水平也越來越高。新的焊接工藝方法不斷涌現，專業(yè)焊接設備日新月異。與此同時，國內外焊接設備生產企業(yè)也紛紛通過各種方式展示自身的實力，特別是借以展會展出品種繁多的產品和先進的技術。由世紀末的碳弧焊發(fā)展至今不過一百多年的歷史，形成了目前的上百種方法，焊接工藝水平也達到了新的高度。焊接結構正朝著大型化、復雜化、高參數方向發(fā)展。

激光焊接技術的加工原理

激光輻射加熱待加工表面，表面熱量通過熱傳導向內部擴散，通過控制激光脈沖的寬度、能量、峰功率和重復頻率等激光參數，使工件熔化，形成特定的熔池。

激光焊接可以采用連續(xù)或脈沖激光束加以實現，激光焊接的原理可分為熱傳導型焊接和激光深熔焊接。功率密度小于 10～10 W／cm 為熱傳導焊，此時熔深淺、焊接速度慢；功率密度大于 10～10 W／cm 時，金屬表面受熱作用下凹成＂孔穴＂，形成深熔焊，具有焊接速度快、深寬比大的特點。

激光焊接技術廣泛被應運在汽車、輪船、飛機、高鐵等高精制造領域，給人們的生活質量帶來了重大提升，更是引領家電行業(yè)進入了精工時代。

特別是在大眾汽車創(chuàng)造的 42 米無縫焊接技術，大大提高了車身整體性和穩(wěn)定性之后，家電領頭企業(yè)海爾集團隆重推出首款采用激光無縫焊接技術生產的洗衣機，先進的激光技術可以為人民的生活帶來巨大的改變。

激光復合焊接的加工原理

激光復合焊接是激光束焊接與 MIG 焊接技術相結合，獲得最佳焊接效果，快速和焊縫搭橋能力，是當前最先進的焊接方法。

激光復合焊的優(yōu)點是：速度快，熱變形小，熱影響區(qū)域小，并且確保了焊縫的金屬結構與機械屬性。激光復合焊除了汽車薄板結構件的焊接，還適用于很多其它應用。例如將這項技術應用于混凝土泵和移動式起重機臂架的生產，這些工藝需對高強度鋼進行加工，傳統(tǒng)技術往往會因為需要其它輔助工藝（如預熱）而導致成本的增加。再則，該技術也可應用于軌道車輛的制造及常規(guī)鋼結構（如橋梁，油箱等）。

攪拌摩擦焊的加工原理

攪拌摩擦焊是利用摩擦熱與塑性變形熱作為焊接熱源。攪拌摩擦焊焊接過程是由一個圓柱體或其他形狀（如帶螺紋圓柱體）的攪拌針伸入工件的接縫處，通過焊頭的高速旋轉，使其與焊接工件材料摩擦，從而使連接部位的材料溫度升高軟化。

攪拌摩擦焊在焊接過程中工件要剛性固定在背墊上，焊頭邊高速旋轉，邊沿工件的接縫與工件相對移動。

焊頭的突出段伸進材料內部進行摩擦和攪拌，焊頭的肩部與工件表面摩擦生熱，并用于防止塑性狀態(tài)材料的溢出，同時可以起到清除表面氧化膜的作用。

攪拌摩擦焊縫結束時在終端留下個匙孔。通常這個匙孔可以切除掉，也可以用其它焊接方法封焊住。

攪拌摩擦焊可實現異種材料間焊接，如金屬、陶瓷、塑料等。攪拌摩擦焊焊接質量高，不易產生缺陷，容易實現機械化、自動化、質量穩(wěn)定、成本低效率高。

電子束焊接的加工原理

電子束焊是利用加速和聚焦的電子束轟擊置于真空或非真空中的焊件所產生的熱能進行焊接的方法。

電子束焊接因具有不用焊條、不易氧化、工藝重復性好及熱變形量小的優(yōu)點而廣泛應用于航空航天、原子能、國防及軍工、汽車和電氣電工儀表等眾多行業(yè)。

電子從電子槍中的發(fā)射體（陰極）逸出，在加速電壓作用下，電子被加速至光速的 0．3～0．7 倍，具有一定的動能。再經電子槍中靜電透鏡和電磁透鏡的作用，會聚成功率密度很高的電子束流。這種電子束流撞擊工件表面，電子動能轉變?yōu)闊崮芏菇饘傺杆偃刍驼舭l(fā)。在高壓金屬蒸氣作用下，工件表面被迅速“鉆”出一個小孔，也稱之為“匙孔”，隨著電子束與工件的相對移動，液態(tài)金屬沿小孔周圍流向熔池后部，并冷卻凝固形成焊縫。

電子束穿透能力強，功率密度極高，焊縫深寬比大，可達到 50：1，可實現大厚度材料一次成形，最大焊接厚度達到 300mm。焊接可達性好，焊接速度快，一般在 1m／min 以上，熱影響區(qū)小，焊接變形小，焊接結構精度高。電子束能量可以調節(jié)，被焊金屬厚度可以從薄至 0．05mm 到厚至 300mm，不開坡口，一次焊接成形，這是其他焊接方法無法達到的。能采用電子束焊接的材料范圍較大，特別適用于活性金屬、難熔金屬和質量要求高的工件的焊接。

超聲波金屬焊接的加工原理

超聲波金屬焊接是利用超聲頻率的機械振動能量，連接同種金屬或異種金屬的一種特殊方法。金屬在進行超聲波焊接時，既不向工件輸送電流，也不向工件施以高溫熱源，只是在靜壓力之下，將框框振動能量轉變?yōu)楣ぷ鏖g的摩擦功、形變能及有限的溫升。接頭間的冶金結合是母材不發(fā)生熔化的情況下實現的一種固態(tài)焊接。它有效地克服了電阻焊接時所產生的飛濺和氧化等現象，超聲金屬焊機能對銅、銀、鋁、鎳等有色金屬的細絲或薄片材料進行單點焊接、多點焊接和短條狀焊接。可廣泛應用于可控硅引線、熔斷器片、電器引線、鋰電池極片、極耳的焊接。

超聲波金屬焊接利用高頻振動波傳遞到需焊接的金屬表面，在加壓的情況下，使兩個金屬表面相互摩擦而形成分子層之間的熔合。超聲波金屬焊接優(yōu)點在于快速、節(jié)能、熔合強度高、導電性好、無火花、接近冷態(tài)加工；缺點是所焊接金屬件不能太厚（一般小于或等于 5mm）、焊點位不能太大、需要加壓。

激光焊接優(yōu)點特點和應用領域，目前，市場上使用機關焊接機的企業(yè)越來越多。由于其獨特的優(yōu)點，已成功應用于微、小型零件的精密焊接中。高功率激光設備的出現，開辟了激光焊接的新領域。獲得了以小孔效應為理論基礎的深熔焊接，在機械、汽車、鋼鐵等工業(yè)領域獲得了日益廣泛的應用。
編輯：hfy