作者:   發(fā)布時(shí)間:2014/6/12 10:13:04   瀏覽次數(shù):2104

國(guó)內(nèi)激光傳感器焊接技術(shù)的介紹與發(fā)展

一、激光焊接

　　1、激光焊接原理——激光是輻射的受激發(fā)射光放大的簡(jiǎn)稱(chēng)，由于其獨(dú)有的高亮度、高方向性、高單色性、高相干性，自誕生以來(lái)，其在工業(yè)加工中的應(yīng)用十分廣泛，成為未來(lái)制造系統(tǒng)共同的加工手段。用激光焊接加工是利用高輻射強(qiáng)度的激光束，激光束經(jīng)過(guò)光學(xué)系統(tǒng)聚焦后，其激光焦點(diǎn)的功率密度為104~107W/cm2，加工工件置于激光焦點(diǎn)附近進(jìn)行加熱熔化，熔化現(xiàn)象能否產(chǎn)生和產(chǎn)生的強(qiáng)弱程度主要取決于激光作用材料表面的時(shí)間、功率密度和峰值功率?？刂粕鲜龈鲄?shù)就可利用激光進(jìn)行各種不同的焊接加工。

　　2、激光焊接的一般特點(diǎn)——激光焊接是利用激光束作為熱源的一種熱加工工藝，它與電子束等離子束和一般機(jī)械加工相比較，具有許多優(yōu)點(diǎn)：（1）激光束的激光焦點(diǎn)光斑小，功率密度高，能焊接一些高熔點(diǎn)、高強(qiáng)度的合金材料；（2）激光焊接是無(wú)接觸加工，沒(méi)有工具損耗和工具調(diào)換等問(wèn)題。激光束能量可調(diào)，移動(dòng)速度可調(diào)，可以多種焊接加工；（3）激光焊接自動(dòng)化程度高，可以用計(jì)算機(jī)進(jìn)行控制，焊接速度快，功效高，可方便的進(jìn)行任何復(fù)雜形狀的焊接；（4）激光焊接熱影響區(qū)小，材料變形小，無(wú)需后續(xù)工序處理；（5）激光可通過(guò)玻璃焊接處于真空容器內(nèi)的工件及處于復(fù)雜結(jié)構(gòu)內(nèi)部位置的工件；（6）激光束易于導(dǎo)向、聚焦，實(shí)現(xiàn)各方向變換；（7）激光焊接與電子束加工相比較，不需要嚴(yán)格的真空設(shè)備系統(tǒng)，操作方便；（8）激光焊接生產(chǎn)效率高，加工質(zhì)量穩(wěn)定可靠，經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益好。

　　3、激光焊接在傳感器生產(chǎn)中的工藝特點(diǎn)——激光用來(lái)封焊?jìng)鞲衅鹘饘偻鈿な悄壳耙环N最先進(jìn)的加工工藝方法，主要基于激光焊接有以下特點(diǎn)：（1）高的深寬比。焊縫深而窄，焊縫光亮美觀(guān)；（2）最小熱輸入。由于功率密度高，熔化過(guò)程極快，輸入工件熱量很低，焊接速度快，熱變形小，熱影響區(qū)??；（3）高致密性。焊縫生成過(guò)程中，熔池不斷攪拌，氣體易出，導(dǎo)致生成無(wú)氣孔熔透焊縫。焊后高的冷卻速度又易使焊縫組織微細(xì)化，焊縫強(qiáng)度、韌性和綜合性能高；（4）強(qiáng)固焊縫。高溫?zé)嵩春蛯?duì)非金屬組份的充分吸收產(chǎn)生純化作用，降低了雜質(zhì)含量，改變夾雜尺寸和其在熔池中的分布，焊接過(guò)程中無(wú)需電極或填充焊絲，熔化區(qū)受污染小，使焊縫強(qiáng)度、韌性至少相當(dāng)于甚至超過(guò)母體金屬；（5）精確控制。因?yàn)榫劢构獍吆苄?，焊縫可以高精度定位，光束容易傳輸與控制，不需要經(jīng)常更換焊炬、噴咀，顯著減少停機(jī)輔助時(shí)間，生產(chǎn)效率高，光無(wú)慣性，還可以在高速下急停和重新啟始。用自控光束移動(dòng)技術(shù)則可焊復(fù)雜構(gòu)件；（6）非接觸、大氣環(huán)境焊接過(guò)程。因?yàn)槟芰縼?lái)自激光，工件無(wú)物理接觸，因此沒(méi)有力施加于工件。另磁和空氣對(duì)激光都無(wú)影響；（7）由于平均熱輸入低，加工精度高，可減少再加工費(fèi)用，另外，激光焊接運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用較低，從而可降低工件成本；（8）容易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，對(duì)光束強(qiáng)度與精細(xì)定位能進(jìn)行有效控制。

二、激光焊接與現(xiàn)有焊接方法的比較

　　目前傳感器密封焊接采用的方法有：電阻焊、氬弧焊、電了束焊、等離子焊等。

　　1、電阻焊：它用來(lái)焊接薄金屬件，在兩個(gè)電極間夾緊被焊工件通過(guò)大的電流熔化電極接觸的表面，即通過(guò)工件電阻發(fā)熱來(lái)實(shí)施焊接。工件易變形，電阻焊通過(guò)接頭兩邊焊合，而激光焊只從單邊進(jìn)行，電阻焊所用電極需經(jīng)常維護(hù)以清除氧化物和從工件粘連著的金屬，激光焊接薄金屬搭接接頭時(shí)并不接觸工件，再者，光束還可進(jìn)入常規(guī)焊難以焊及的區(qū)域，焊接速度快。

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　　2、氬弧焊：使用非消耗電極與保護(hù)氣體，常用來(lái)焊接薄工件，但焊接速度較慢，且熱輸入比激光焊大很多，易產(chǎn)生變形。

　　3、等離子弧焊：與氬弧類(lèi)似，但其焊炬會(huì)產(chǎn)生壓縮電弧，以提高弧溫和能量密度，它比氬弧焊速度快、熔深大，但遜于激光焊。

　　4、電子束焊：它靠一束加速高能密度電子流撞擊工件，在工件表面很小密積內(nèi)產(chǎn)生巨大的熱，形成“小孔”效應(yīng)，從而實(shí)施深熔焊接。電子束焊的主要缺點(diǎn)是需要高真空環(huán)境以防止電子散射，設(shè)備復(fù)雜，焊件尺寸和形狀受到真空室的限制，對(duì)韓件裝配質(zhì)量要求嚴(yán)格，非真空電子束焊也可實(shí)施，但由于電子散射而聚焦不好影響效果。電子束焊還有磁偏移和X射線(xiàn)問(wèn)題，由于電子帶電，會(huì)受磁場(chǎng)偏轉(zhuǎn)影響，故要求電子束焊工件焊前去磁處理。X射線(xiàn)在高壓下特別強(qiáng)，需對(duì)操作人員實(shí)施保護(hù)。激光焊則不需真空室和對(duì)工件焊前進(jìn)行去磁處理，它可在大氣中進(jìn)行，也沒(méi)有防X射線(xiàn)問(wèn)題，所以可在生產(chǎn)線(xiàn)內(nèi)聯(lián)機(jī)操作，也可焊接磁性材料。

三、激光焊接在傳感器生產(chǎn)的應(yīng)用前景

　　激光焊接技術(shù)是一種高新技術(shù)，由于其獨(dú)有的特點(diǎn)，特別適合在傳感器密封焊中使用，目前國(guó)外許多生產(chǎn)傳感器的廠(chǎng)家均利用激光焊接工藝生產(chǎn)傳感器，而國(guó)內(nèi)采用此工藝的廠(chǎng)家不多，主要是一些生產(chǎn)軍用傳感器產(chǎn)品的廠(chǎng)家和部分科研機(jī)構(gòu)在采用此種工藝，且采用國(guó)外激光焊接機(jī)的較多。目前國(guó)內(nèi)激光焊接機(jī)在性能上已和國(guó)外產(chǎn)品相差不遠(yuǎn)，完全可以勝任國(guó)內(nèi)生產(chǎn)傳感器的工藝要求，但價(jià)格是國(guó)外同類(lèi)產(chǎn)品的1/3-1/5。為提高國(guó)內(nèi)傳感器整體水平以及發(fā)展民族激光產(chǎn)業(yè)，我國(guó)的傳感器生產(chǎn)廠(chǎng)家應(yīng)盡快采用國(guó)產(chǎn)激光焊接機(jī)來(lái)生產(chǎn)加工傳感器，以增加產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力，開(kāi)拓國(guó)際市場(chǎng)。

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