板金雷射、雷射切割代工、雷射焊接加工

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雷射焊接的優點及特性

雷射焊接屬於熔融焊接,以雷射光束為能源,衝擊在焊件接頭上,可由平面光學元件(如鏡子)導引,隨後再以反射聚焦元件或鏡片將光束投射在焊縫上。雷射焊接屬非接觸式焊接,作業過程不需加壓,但需使用惰性氣體以防熔池氧化,填料金屬偶有使用,可以與MIG焊組成雷射MIG複合焊,實現大熔深焊接,同時熱輸入量比MIG焊大為減小。

雷射焊接有其優缺點,優點方面,因不需使用電極,沒有電極污染或受損的顧慮且因不屬於接觸式焊接制程,機具的耗損及變形皆可降至最低。雷射光束可聚焦在很小的區域,可焊接小型且間隔相近的部件,可焊材質種類範圍大,亦可相互接合各種異質材料。因不受磁場所影響故能精確的對準焊件,且易於以自動化進行高速焊接,亦可以數位或電腦控制,十分方便。

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,且雷射光束易於聚焦,受光學儀器所導引,可放置在離工件適當之距離,可在工件周圍的機具或障礙間再導引。而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。缺點方面,雷射焊接相對設備昂貴,焊道快速凝固,還可能有氣孔及脆化的顧慮。焊件需使用夾治具時,必須確保焊件的最終位置需與激光束將衝擊的焊點對準,而焊件位置需非常精確,務必在激光束的聚焦範圍內。

什麼是雷射焊接

雷射焊接是利用高能量密度的雷射光束,作為熱源的一種高效精密焊接方法,是雷射材料加工技術應用上的重點之一,二十世紀七零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,已成功應用於微小型零件的精密焊接上。

在技術上,雷射焊接可以採用連續或脈衝雷射光束加以實現,其原理可分為熱傳導型焊接和雷射深熔焊接,功率密度小於104〜105 W / cm2為熱傳導焊,此時熔深、焊接速度慢;功率密度大於105〜107 W / cm2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、深寬比大等特點。

另外雷射深熔焊接採用連續雷射光束完成材料的連接,在足夠高的功率密度激光照射下,材料產生蒸發並形成小孔,小孔猶如一個黑體,幾乎吸收全部的入射光束能量,孔腔內平衡溫度達25000C左右,熱量從這個高溫孔腔外壁傳遞出來,使包圍著這個孔腔四周的金屬熔化;小孔內充滿在光束照射下壁體材料連續蒸發產生的高溫蒸汽,小孔四壁包圍著熔融金屬。小孔和圍著孔壁的熔融金屬隨著前導光束前進速度向前移動,熔融金屬充填著小孔移開後留下的空隙並隨之冷凝,焊縫於是形成。