激光焊接是利用高能量密度的激光束作為熱源的一種精密焊接方法。激光焊接是激光材料加工技術(shù)應(yīng)用的重要方面之一。20世紀(jì)70年代主要用于焊接薄壁材料和低速焊接,焊接過(guò)程屬熱傳導(dǎo)型,即激光輻射加熱工件表面,表面熱量通過(guò)熱傳導(dǎo)向內(nèi)部擴(kuò)散,通過(guò)控制激光脈沖的寬度、能量、峰值功率和重復(fù)頻率等參數(shù),使工件熔化,形成特定的熔池。由于其獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn),已成功應(yīng)用于微、小型零件的精密焊接中。中國(guó)的激光焊接處于世界先進(jìn)水平,具備了使用激光成形超過(guò)12平方米的復(fù)雜鈦合金構(gòu)件的技術(shù)和能力,并投入多個(gè)國(guó)產(chǎn)航空科研項(xiàng)目的原型和產(chǎn)品制造中。但做為新型汽車的動(dòng)力核心部件,鋰離子動(dòng)力電池的焊接部位多、難度大、精度要求也更高,傳統(tǒng)的焊接工藝已經(jīng)完全無(wú)法適應(yīng)于鋰離子動(dòng)力電池加工,而金屬激光焊接機(jī)憑借著加工又高質(zhì)量的優(yōu)點(diǎn)被各大廠商相繼購(gòu)買使用。 2013年10月,中國(guó)焊接獲得了焊接領(lǐng)域?qū)W術(shù)獎(jiǎng)--布魯克獎(jiǎng),中國(guó)激光焊接水平得到了世界的肯定。
激光焊接可以采用連續(xù)或脈沖激光束加以實(shí)現(xiàn),激光焊接的原理可分為熱傳導(dǎo)型焊接和激光深熔焊接。功率密度小于104~105 W/cm2為熱傳導(dǎo)焊,此時(shí)熔深淺、焊接速度慢;運(yùn)用于鋰離子動(dòng)力電池焊接可大大提高電池的安全性、可靠性,延長(zhǎng)使用壽命。功率密度大于105~107 W/cm2時(shí),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(diǎn)。
其中熱傳導(dǎo)型激光焊接原理為:激光輻射加熱待加工表面,表面熱量通過(guò)熱傳導(dǎo)向內(nèi)部擴(kuò)散,通過(guò)控制激光脈沖的寬度、能量、峰功率和重復(fù)頻率等激光參數(shù),使工件熔化,形成特定的熔池。
用于齒輪焊接和冶金薄板焊接用的激光焊接機(jī)主要涉及激光深熔焊接。
屬于熔融焊接,以激光束為能源,沖擊在焊件接頭上。激光束可由平面光學(xué)元件(如鏡子)導(dǎo)引,隨后再以反射聚焦元件或鏡片將光束投射在焊縫上。激光焊接屬非接觸式焊接,作業(yè)過(guò)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。激光焊接設(shè)備和產(chǎn)品(17張)激光焊可以與MIG焊組成激光MIG復(fù)合焊,實(shí)現(xiàn)大熔深焊接,同時(shí)熱輸入量比MIG焊大為減小。大功率的CO2激光通過(guò)小孔效應(yīng)來(lái)解決高反射率的問(wèn)題,當(dāng)光斑照射的材料表面熔化時(shí)形成小孔,這個(gè)充滿蒸氣的小孔猶如一個(gè)黑體,幾乎全部吸收入射光線的能量,孔腔內(nèi)平衡溫度達(dá)25000e左右,在幾微秒的時(shí)間內(nèi),反射率迅速下降。