淺談激光焊接頭的模式及性能

激光焊接頭是利用激光頭的輻射能量實(shí)現(xiàn)有效焊接的過(guò)程。其工作原理是以特定的方式激發(fā)激光頭活性介質(zhì)(如CO2和其他氣體的混合氣體，YAG釔鋁石榴石晶體等)，使其在諧振腔中來(lái)回振蕩，從而形成激發(fā)輻射束。當(dāng)梁接觸工件時(shí)，其能量被工件吸收，并且當(dāng)溫度達(dá)到材料的熔點(diǎn)時(shí)可以進(jìn)行焊接。

1.激光焊接頭焊接模式

激光焊接頭可分為導(dǎo)熱焊接頭和深熔焊接頭。前者的熱量通過(guò)熱傳遞擴(kuò)散到工件內(nèi)部，并且僅在焊接表面上產(chǎn)生熔化現(xiàn)象。工件內(nèi)部未完全穿透，基本上不會(huì)發(fā)生汽化現(xiàn)象。主要用于焊接低速薄壁材料。后者不僅完全熔化材料，而且蒸發(fā)材料以形成大量的等離子體。由于大量的熱量，熔池的前端會(huì)出現(xiàn)鑰匙孔。

深熔焊頭是目前應(yīng)用最廣泛的激光焊接頭焊接方法，因?yàn)樗梢酝耆附泳哂写筝斎肽芰亢涂焖俸附铀俣鹊墓ぜ?/span>

2.激光焊接頭焊縫的形狀，結(jié)構(gòu)和性能

由于激光頭產(chǎn)生的聚焦光斑面積小，焊縫周?chē)臒嵊绊憛^(qū)比普通焊接頭技術(shù)的熱影響區(qū)小得多。通常，激光焊接頭不需要用金屬填充。焊縫表面連續(xù)均勻，外觀美觀，無(wú)毛孔，裂縫等表面缺陷。非常適用于對(duì)焊縫外觀有嚴(yán)格要求的場(chǎng)合。盡管聚焦區(qū)域相對(duì)較小，但激光束的能量密度非常高(通常高達(dá)103-108W / cm2)。

在焊接過(guò)程中，金屬被加熱和冷卻得非常快，熔池周?chē)臏囟忍荻认鄬?duì)較大，這使得接頭強(qiáng)度高于母材，而接頭塑性相對(duì)較低。目前，通過(guò)雙焦點(diǎn)技術(shù)或復(fù)合焊接頭技術(shù)可以提高接頭質(zhì)量。

松盛光電同軸測(cè)溫視覺(jué)單聚焦激光焊接頭利用系統(tǒng)同軸CCD攝像頭與監(jiān)視裝置，對(duì)被焊接工件進(jìn)行定位。激光控制單元接收定位完成信號(hào)，激光對(duì)焊接區(qū)域進(jìn)行設(shè)定時(shí)間內(nèi)的局部照射。激光焊接系統(tǒng)是以激光二極管為熱源，通過(guò)激光實(shí)行局部非接觸 加熱，它具有非接觸性，無(wú)需更換烙鐵頭，激光光束直徑小等優(yōu)點(diǎn)。特別是有部分不適用波峰，回流的部品，只能通過(guò)后裝工序，利用局部加熱方法來(lái)完成整個(gè)產(chǎn)品的組裝。

同軸測(cè)溫視覺(jué)單聚焦激光焊接頭主要特點(diǎn)：

(1)微細(xì)的點(diǎn)直徑(Spor):激光形成的點(diǎn)徑最小可以到0.1mm,送錫裝置最小可以到0.2mm,可實(shí)現(xiàn)微間距貼裝器件,Chip 部品的焊接。

(2)因?yàn)槭嵌虝r(shí)間的局部加熱，對(duì)基板與周邊部品的熱影響很少，焊點(diǎn)品質(zhì)良好。

(3)無(wú)烙鐵頭消耗，不需更換加熱器，連續(xù)作業(yè)時(shí)，具有很高的作業(yè)效率。

(4)進(jìn)行無(wú)鉛焊接時(shí)，不易發(fā)生焊點(diǎn)裂紋。

3.激光焊接頭的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)

(1)激光焊接頭可以獲得高質(zhì)量的接合強(qiáng)度和更大的縱橫比，焊接速度更快。

(2)由于激光焊接頭不需要真空環(huán)境，因此可以通過(guò)透鏡和光纖實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制和自動(dòng)生產(chǎn)。

(3)激光頭對(duì)鈦和石英等難焊材料具有高功率密度和良好的焊接效果，可以焊接不同性能的材料。

隨著激光焊接頭的普及和應(yīng)用以及激光頭的商業(yè)化生產(chǎn)，激光頭設(shè)備的價(jià)格急劇下降。然而，高功率激光頭的發(fā)展以及新型復(fù)合焊接頭焊接方法的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用也改善了激光焊接轉(zhuǎn)換效率低的缺點(diǎn)。我相信在不久的將來(lái)，激光焊接頭將逐步取代傳統(tǒng)的焊接工藝(如電弧焊和電阻焊)，成為工業(yè)焊接的主要方法。