高能束焊接
高能束焊接技术的发展和应用

高能束焊接技术的发展和应用高能束焊接技术是一种在高强度能束的照射下,将材料进行加工和熔化的过程。
该技术已经得到广泛应用,特别是在航空航天、汽车制造等高端制造领域,成为了关键的加工和制造技术之一。
高能束焊接技术起源于20世纪60年代,经过多年的发展和改进,现已成为了一种成熟的先进焊接技术。
其中,激光束焊接和电子束焊接是两种最具代表性的高能束焊接技术。
激光束焊接是利用激光束对工件进行加热,并在加热后的工件表面上产生高温区域,从而使工件熔化并进行焊接的一种现代焊接技术。
激光束的热源集中性强,加热速度快、能量密度高,适用于对材料进行精密加工和高质量焊接的场合。
电子束焊接则是利用电子束的高速动能将工件加热并融化的过程。
由于电子束具有极高的焦耳效应和热效应,可以快速完成材料加工。
此外,电子束焊接的高度集中性可以实现高精度和高效率的焊接。
高能束焊接技术已经广泛应用于航空航天、汽车制造、电子元器件、冶金、机械制造等诸多领域,成为了现代工业的关键制造技术之一。
航空航天制造领域是高能束焊接技术的重要应用领域之一。
在航空航天领域,除了传统的金属材料之外,还涉及到大量的复合材料和高温合金材料的加工和焊接工艺。
激光束和电子束因其高精度、高效率的特性,在航空航天制造中得到了广泛的应用,大大提高了产品质量和生产效率。
汽车制造领域也是高能束焊接技术的典型应用领域之一。
在汽车制造中,传统的熔化焊接技术容易使焊点出现热裂纹、变形等缺陷,会直接影响汽车的安全性和质量。
而高能束焊接技术可以克服这些问题,提高焊接质量和生产效率。
电子元器件的制造和维修也是高能束焊接技术的应用领域之一。
利用激光束进行精密焊接,可以大幅提高电子产品的精度和可靠性。
同时,电子束焊接技术还可以实现电子产品的可靠修补和维护。
冶金和机械制造领域中的金属材料焊接也是高能束焊接技术的应用领域之一。
电子束焊接技术在冶金领域应用广泛,可以实现对大型件的高精度加工和焊接。
机械制造领域中,高能束焊接技术可以提高机械零部件的质量和使用寿命,为制造业的发展做出了重要贡献。
电子束焊接原理

电子束焊接原理
电子束焊接是一种高能束流焊接技术,其原理是利用电子束对工件进行熔化和焊接。
电子束是通过对金属丝进行高电压电子轰击产生的,产生的电子束具有高速度和高能量,可在纳秒时间内将焊接部位加热到高温。
其焊接原理主要包括以下几个步骤:
1.电子发射与准直:将阴极表面加热,使其发射出电子,然后
通过电场和磁场的作用,使电子束准直成为直线束。
2.聚焦:利用磁场将电子束聚焦成细束,以增加束流密度和功
率密度。
3.定向和控制:通过磁场控制电子束的方向和位置,使其对准
焊接部位。
4.熔化和焊接:电子束轰击工件表面时,其动能会转化为热能,使焊接部位瞬间升温到熔化温度,形成熔池。
焊接材料进入熔池后,通过冷却凝固形成焊缝。
5.控温和控速:在焊接过程中,通过控制电子束的功率和移动
速度,来控制焊接温度和焊接速度,以实现理想的焊接效果。
电子束焊接具有焊接速度快、精度高、热影响区小等优点,适用于对高强度和高精度焊接要求的工件,如航空航天零部件、汽车零部件等。
高能束焊接技术的发展和应用

高能束焊接技术的发展和应用随着工业自动化和信息化的进一步发展,高能束焊接技术显现出越来越重要的作用。
高能束焊接技术是一种利用能量浓度极高的能流对工件进行加热和熔化,进而实现焊接的技术,它的出现不仅改变了传统焊接方式的过程和结果,也为航空、国防、汽车、电子、冶金等各个领域带来革命性变革。
高能束焊接技术的发展历程可以追溯到20世纪初。
最早的高能束焊接技术应用于X射线管的制造中,然而,由于这种技术受制于物理和材料的限制,所以应用有限。
后来,随着激光技术的引入,高能束焊接技术得以迎来新的发展机遇。
激光是一种能量密度非常高的光束,它具有能量集中、方向性好、调节精度高等优点,成为高能束焊接技术的主要载体。
在激光技术的发展驱动下,高能束焊接技术得以不断优化和完善。
至今,高能束焊接技术已经成为现代工业中最重要的焊接技术之一,包括了激光焊接、电子束焊接、离子束焊接等多种焊接方式。
其中,激光焊接是应用最广泛的高能束焊接技术。
激光高能束能够产生高密度的光束能量,使工件受热的区域快速升温并达到熔化状态。
在这个过程中,激光束对工件的热影响区域非常小,实现了材料局部加热和快速冷却,从而提高了工件的焊接质量和生产效率。
高能束焊接技术的应用范围非常广泛。
在航空航天、汽车制造、电子、国防等一些高端领域,高能束焊接技术得到广泛应用。
在航空领域中,高能束焊接技术被广泛用于飞机、发动机、导弹等各种部件的制造。
在汽车制造中,高能束焊接技术被广泛应用于车身、底盘等工件的制造。
在电子领域中,高能束焊接技术则被广泛应用于集成电路芯片等微小部件的制造。
需要指出的是,尽管高能束焊接技术带来了无限商机,但它仍有一些局限性。
首先,高能束焊接技术对材料的选择较为严格,只能应用于一些特定材料的焊接,对于易氧化材料或高反射性材料等难焊接材料的加工难度相对较大;其次,高能束焊接设备的成本较高,需要对设备进行高起点的投资;最后,高能束焊接技术的专业知识对于工人的要求非常高,需要具备一定的技术水平。
高能束焊接技术的发展和应用

高能束焊接技术的发展和应用高能束焊接技术(EBW)是一种先进的焊接方法,它利用高速电子束来熔化和连接金属材料。
这种焊接技术具有高能量密度、高焊接速度、优质的焊接效果和适用于各种金属材料等优点,因此在航空航天、汽车制造、核工业和电子行业等领域得到了广泛的应用。
本文将从高能束焊接技术的发展历程和原理、应用领域、优势和挑战等方面进行介绍。
一、高能束焊接技术的发展历程和原理高能束焊接技术最早是在20世纪50年代发展起来的,最初是用于核工业和航天航空领域。
1958年,美国杜邦公司开发出了第一台商用的电子束焊接机,这标志着电子束焊接技术开始走向工业化生产。
高能束焊接技术通过电子枪产生高速电子束,电子束击中工件表面时,产生的能量将工件表面瞬间加热到熔化温度,然后通过电子束辐照区域产生高温熔池,从而实现熔化和连接金属材料的目的。
高能束焊接技术的原理是利用高速电子束的能量瞬间加热金属材料,使其熔化并形成熔池,然后利用合适的焊接工艺来实现金属材料的连接。
与传统的焊接方法相比,高能束焊接技术具有能量密度高、焊接速度快、热影响区小、热输入低等优点,因此可以实现高质量的焊接效果。
二、高能束焊接技术的应用领域高能束焊接技术在航空航天、汽车制造、核工业和电子行业等领域得到了广泛的应用。
在航空航天领域,高能束焊接技术被广泛应用于飞机结构件、发动机零部件、航天器壳体等关键部件的焊接,以提高焊接质量和生产效率。
在汽车制造领域,高能束焊接技术通常应用于汽车车身焊接、汽车零部件焊接等工艺环节,以提高焊接强度和减少成本。
在核工业领域,高能束焊接技术被用于核反应堆压力容器、核燃料元件等核设备的焊接,以保证核设备的安全可靠性。
在电子行业领域,高能束焊接技术通常应用于电子器件的微细焊接和包装,以提高器件的性能和可靠性。
高能束焊接技术相对传统焊接方法有很多优势,主要包括以下几点:1. 高能量密度:高能束焊接技术的能量密度很高,可以实现瞬间加热和快速熔化金属材料,从而提高焊接速度和效率。
高能束焊接技术的发展和应用

高能束焊接技术的发展和应用高能束焊接技术是一种现代焊接技术,它采用高能束作为焊接热源,利用高能束的集中能量和高能流密度,将焊接接头迅速加热至熔化温度并实现焊接。
高能束焊接技术包括激光焊接、电子束焊接和等离子焊接等多种形式。
这些焊接技术具有高能量浓度、热输入集中、加热速度快、熔深大、焊接变形小等优点,被广泛应用于航空航天、汽车制造、电子设备等领域。
高能束焊接技术的发展可追溯到20世纪40年代。
当时,电子束焊接技术首次应用于军事工业领域。
随着激光技术和等离子技术的发展,高能束焊接技术的应用范围逐渐扩大。
高能束焊接技术在航空航天领域中的应用十分广泛。
航空航天器的结构件往往需要具备高强度和高精度的特点,而高能束焊接技术能够满足这些要求。
激光焊接技术被应用于喷气发动机涡轮叶片的制造,能够提高制品的性能并保证焊接接头的质量。
电子束焊接技术被广泛应用于轻型航空航天器的生产,能够实现高效率、高质量的焊接,提高产品的可靠性。
在汽车制造领域,高能束焊接技术也发挥了重要作用。
汽车的表面涂层和涂漆往往会影响到其外观和耐腐蚀性能,而高能束焊接技术能够在不破坏基材的情况下,有效地去除涂层。
高能束焊接技术还可以用于汽车零部件的焊接,提高产品的质量和可靠性。
电子设备制造领域也是高能束焊接技术的主要应用领域之一。
电子器件往往需要高精度和高可靠性的连接,而高能束焊接技术能够实现精确的焊接和微小尺寸的焊接接头。
激光焊接技术被广泛应用于集成电路的封装和电子组装的焊接。
高能束焊接技术的发展和应用为现代工业生产带来了许多优势。
它能够实现高效率、高质量的焊接,提高产品的性能和可靠性。
随着科技的不断进步和创新,高能束焊接技术还将继续发展,并在更多领域得到应用。
第9章 高能束焊接

2.2 真空电子束焊设备
由电子枪、工作真空室、高压电源、控制及调整系统、真空系 统、工作台以及辅助装置等几大部分组成,如图9-4所示。
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图9-4 真空电子束焊设备的组成示意图 1-阴极 2-聚束极 3-阳极 4-光学观察系统 5-聚焦线圈 6-偏转线圈 7-聚焦电源 8-偏转电源 9-真空工作室 10-工作台及传动系统 11-工作室真空系统 12-真空控制及监测系统 13-电子枪真空系统 14-高压电源 15-束流控制器 16-阴极加热控制器 17-电气控制系统
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真空系统一般分为两部分:电子枪抽真空系统和工作室抽真空 系统。 低真空泵 该系统中大多使用三种类型的真空泵 油扩散泵 涡轮分子泵 真空系统还需要真空阀门及密封措施,以保证真空室的气压稳 定;真空程度的测量则利用适用于不同压力范围的真空计。 4.工作台和辅助装置 工作台、夹具、转台对于在焊接过程中保持电子束与接缝的位 置准确、焊接速度稳定、焊缝位置的重复精度都是非常重要的。
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应用
电子束焊接可应用于下述材料和场合: 1)除含锌高的材料(如黄铜)、低级铸铁和未脱氧处理的普通低 碳钢外,绝大多数金属及合金都可用电子束焊接,按焊接性 由易到难的顺序排列为鉭、铌、钛、铂族、镍基合金、钛基 合金、铜、钼、钨、铍、铝及镁。 2)可以焊接熔点、热导率、溶解度相差很大的异种金属。 3)对不开坡口焊厚大工件,焊接变形很小;能焊接可达性差的 焊缝。 4)可用于焊接质量要求高,在真空中使用的器件,或用于焊接 内部要求真空的密封器件;焊接精密仪器、仪表或电子工业 中的微型器件。 5)散焦电子束可用于焊前预热或焊后冷却,还可用作钎焊热源。 6)在外太空等极端条件下的焊接,可能是其潜在的应用领域。
高能束流焊接技术的最新进展

而窄的焊缝 , 焊速 高、 热输入低 , 但投资高 , 对工件制备精度要求 子立焊是关注点之一。
高, 对铝等材料的适应性差 。从能量观点看 , 激光电弧复合对焊 3 国内高能束流焊接现状 在 国 内 , 能 束 流 焊接 越 来 越 引 起 更 多相 关 人 士 诸 如 焊 接 、 高 接效率的提高十分显著。这主要基于两种效应 , 一是较高的能量
密度 导致 了较高的焊接速度 ; 二是两热源相互作用的叠加效应 。 物理 、 激光 、 材料、 机床 、 计算机等工作者的关 注。国内在设备水 与 但在工艺研究上 , 水平则较为接近 , 甚 G A 激 光加丝和激光电弧 复合三种方法焊接 时线能量 、 M 、 焊缝断 平上 , 国外有一定差距 , 面以及能量利用率 的比较。L srT G H bi 可显著增加焊速 , 至在某些方面还有 自己的特色。 ae- I yr d
0 mm的不锈钢 , 深宽比达 7 :。 日、 、 01 俄 德开展 了双枪及填丝 机多用。 ) 2 采用一台激光机可进行多工位 ( 可达 6 ) 个 加工 。 ) 3光 2 0 纤长度最长可达 6 m。 ) 0 4 开放式 的控制接 口。 ) 5 具有远距离诊断 电子束焊接技术的研 究。法 国研制成功的双金属和三金属薄带
1 激光焊接的最新进展
方法由于表面的清理作用强和加丝 的合金化作用效果 为好。 1 激光熔覆 。激光熔覆与其它表直 流板条式 ( C Sa )O 激光器 ; ) . 1 ) D lb C 2 二极 快、 热输人少 , 变形极小 ; 结合强度高 ; 稀释率低 ; 改性层厚度可 管泵浦的 Y G激光器 ; ) O激光器 ;) A 3C 4 半导体 激光器 ; ) 5 准分 精确控制 , 定域性好、 可达性好 、 生产效率高。
焊接新技术-电子束焊

焊接新技术-电⼦束焊电⼦束焊⼀、电⼦束焊的基本原理电⼦束焊是⼀种⾼能束流焊接⽅法。
⼀定功率的电⼦束经电⼦透镜聚焦后,其功率密度可以提⾼到106 W/cm2以上,是⽬前已实际应⽤的各种焊接热源之⾸。
电⼦束传送到焊接接头的热量和其熔化⾦属的效果与束流强度、加速电压、焊接速度、电⼦束斑点质量以及被焊材料的热物理性能等因素有密切的关系。
⼆、电⼦束焊的特点1.电⼦束焊的优点(1)电⼦束穿透能⼒强,焊缝深宽⽐⼤。
通常电弧焊的深宽⽐很难超过2:1,⽽电⼦束焊的深宽⽐可达到60:1以上,可⼀次焊透0.1~300mm厚度的不锈钢板。
(2)焊接速度快,热影响区⼩,焊接变形⼩。
电⼦束焊速度⼀般在1m/mm 以上。
电⼦束焊缝热影响区很⼩。
由于热输⼈低,控制了焊接区晶粒长⼤和变形,使焊接接头性能得到改善。
由于焊接变形⼩,对精加⼯的⼯件可⽤作最后连接⼯序,焊后⼯件仍保持⾜够⾼的尺⼨精度。
(3)焊缝纯度⾼,接头质量好。
真空电⼦束焊接不仅可以防⽌熔化⾦属受氢、氧、氮等有害⽓体的污染,⽽且有利于焊缝⾦属的除⽓和净化,因⽽特别适于活泼⾦属的焊接,也常⽤于焊接真空密封元件,焊后元件内部保持在真空状态。
可以通过电⼦束扫描熔池来消除缺陷,提⾼接头质量。
(4)再现性好,⼯艺适应性强。
电⼦束焊的焊接参数可独⽴地在很宽的范围内调节,易于实现机械化、⾃动化控制,重复性、再现性好,提⾼了产品质量的稳定性。
通过控制电⼦束的偏移,可以实现复杂接缝的⾃动焊接;电⼦束在真空中可以传到较远(约500mm)的位置上进⾏焊接,因⽽也可以焊接难以接近部位的接缝。
对焊接结构具有⼴泛的适应性。
(5)可焊材料多。
电⼦束焊不仅能焊接⾦属和异种⾦属材料的接头,也可焊⾮⾦属材料,如陶瓷、⽯英玻璃等。
真空电⼦束焊的真空度⼀般为5×10-4Pa,尤其适合焊接钛及钛合⾦等活性材料。
2.电⼦束焊的缺点:(1)设备⽐较复杂,投资⼤,费⽤较昂贵。
(2)电⼦束焊要求接头位置准确,间隙⼩⽽且均匀,因⽽,焊接前对接头加⼯、装配要求严格。
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两种高能束焊接各自特点和应用及其发展前景对于现代社会,效率对于工业生产是很重要的。
因此对于其应用的科学技术也要求很高。
为此,在焊接领域提出了利用高能密度束流作为热源的焊接方法,这就是高能束焊接。
目前狗啊能输焊接主要有两种:电子束焊接(EBW)和激光焊接(LBW)。
其能量密度必TIG或MIG等弧焊方法高一个数量级以上,通常高于5*105W/cm2。
一、电子束焊接(EBW)EBW焊接是以汇聚的高能电子束流轰击工件接缝处而产生的热能是材料融合的一种焊接方法。
这种焊接方法具有以下优点:⒈电子束功率密度高,其功率密度可达105-107W/cm2。
⒉焊缝深宽比大。
焊缝熔区很深很窄,其深宽比最高可达50:1,焊件变形可以忽略,不少零件可在精加工后焊接,不必进行后续精加工。
即使精度要求特别高的零件,焊后精加工留量可以很少,比用常规焊接方法可节省大量精加工工时。
可将原整体结构件分解成二件或二件以上工件焊接起来,可以变革原加工工艺,省时、省料、甚至可变革原零、部件的结构的设计使其更合理。
⒊电子束不仅能量密度高而且精确可调、被焊零件的厚度可以薄至0.05mm,厚至300mm(钢)或550mm(铝),不开破口,一次焊透。
⒋焊接在真空中进行,排除了大气中有害气体(如氢和氧等)的影响。
可高质量地焊一些活动性材料如钼、铍、铀、铌、钛等及其合金。
⒌可焊接物理常数差别大的材料,如非常薄的与非常厚的零件焊接或二者性质差别大的异种金属焊接,如钢与铜的焊接。
⒍由于电子束能量密度高,焊接速度可以很高,如焊O.8ram 薄钢板,焊接速度可迭200mm/s,焊接2'0 0mm 熔深锰钢,焊速可达300mmlmin。
在多工位电子束焊机上焊接汽车配电器(犒一平板焊列配电器凸轮上)其生产率可迭1440件/小时。
⒎由于焊接熔区小,焊接速度高,输入能量比常规焊接方法小得多,因此其热影响区小,有利提高焊接性能。
焊接区域邻近温度低,对封装热敏器件如集成电路组件,各类传感器探头的封装极为有利。
3⒏电子束-束焊接参数能够精确控制,焊接参数重复性高,因此焊缝的成形与焊后零件尺寸精度等都能保证重复性。
但是电子束焊接也有一些缺点:⒈电子束捍机成本昂贵,国际市场价格一般小型机每台在3O万美元以上,而巨型机要千万美元,推广应用受一定限制。
⒉电子束焊接设备涉及高电压、真空、电子光学、各类电源与控制、计算机技术以及精密机械等,技术涉及面广而复杂,对使用人员及维修人员的素质要求高。
⒊电子束与焊缝对中精度要求高,焊前清理、装夹要求严格(间隙<=0.25mm)。
⒋待焊工件的形状和大小受真空室大小的限制,因此应用受到限制。
电子束焊接由于焊接功能强,工艺效果优越所以应用很广,几乎用于所有机械制造部门:汽车、航空航天、原子能、能源、化工、仪表、电机电器、造船、重工业以及一些科研单位,但由于设备价格较贵,在推广上亦受到一定限制。
(1)汽车工业(电子柬焊接应用最广的工业部门,大约占5O%用量) 生产上已有四十余种零件用电子柬焊,如各类齿轮、活门、火花塞、配电器凸轮、喷嘴、带冷却槽活塞、离合器、转矩转换器、后桥等。
(2)原子能工业由于设备用的材料种类多、厚度范围广、精度要求高、零件价格贵、所以采用EBW 是适宜的,如核反应压力容器、核聚变研究用真空室、锻造铝合金核反应堆心盒、重离子加速器真空室(60ram 厚奥氏体不锈锕)、燃料元件锫栅、热交换器与蒸气发生器管路等。
(3)航空、航天工业由于用特殊材料——钛合金、铝合金、高强度合金钢等较多,要求零件重量轻,机械性能好的,所以应用EBW 范围广,如飞机、导弹、宇宙飞船的结构件、飞机的钛合金的机翼大梁、机翼壁板、钛合金机盒与翼盒、发动机转子,燃气轮机导向叶片、宇宙飞船的镀合金门框与蒙皮等等。
(4)重工业它的零件特点是体积大,焊接厚度深,大功率电子束焊可发挥其优势,如焊大型齿轮( 2—4m重,2—18m 吨)齿环与轮毂可用不同材料焊接而成,轧钢板轧辊,低温压力球形容器( 2.16m,壁厚96mm),潜艇用舱盖,大型铸件内部装嵌一层Monel or Inconel 625以防海水腐蚀,大压型压力容器(高温高压锅炉)及其热交换器等。
(5)石油化工工业铝合金低温液化气压力罐、输油管道、化工用耐腐蚀传输管道与阀门(比电弧焊的焊缝抗蚀能力提高数倍)。
(6)电机电器、仪表工业电机定子、转子、磁极铁心以焊代铆、整流子、大电流软导线焊接、铜钨大功率开关触头、心脏起博器钛台金外壳、各类传感器探头,电机的端盖甩冲压件代替精铸件与定子焊接,用夹具保证定子与转子气隙精度,减化结构,降低零件数1/3,降低加工精度,成本显著降低。
IBW焊接是以激光束作为热源的焊接方法。
焊接时,将激光器发射的高功率密度(的激光束聚缩成聚焦光束,用以轰击工件表面,產生热能,熔化工件。
这种焊接方法主要特点有:6(1)激光具有直线性、相干性好的特点。
可将入热量降到最低的需要量,热影响区金相变化范围小,且因热传导所导致的变形亦最低。
(2)32mm板厚单道焊接的焊接工艺参数业经检定合格,可降低厚板焊接所需的时间甚至可省掉填料金属的使用。
(3)不需使用电极,没有电极污染或受损的顾虑。
且因不属于接触式焊接制程,机具的耗损及变形接可降至最低。
(4)激光束易于聚焦、对准及受光学仪器所导引,可放置在离工件适当之距离,且可在工件周围的机具或障碍间再导引,其他焊接法则因受到上述的空间限制而无法发挥。
(5)可进行微型焊接。
激光束经聚焦后可获得很小的光斑,且能精确定位,可应用于大批量自动化生产的微、小型工件的组焊中。
(6)焊材质种类范围大,亦可相互接合各种异质材料。
(7)于以自动化进行高速焊接,亦可以数位或电脑控制。
(8)接薄材或细径线材时,不会像电弧焊接般易有回熔的困扰。
(9)不受磁场所影响(电弧焊接及电子束焊接则容易),能精确的对准焊件。
(10)可焊接不同物性(如不同电阻)的两种金属(11)可焊接难以接近的部位,施行非接触远距离焊接,具有很大的灵活性。
尤其是近几年来,在YAG激光加工技术中采用了光纤传输技术,使激光焊接技术获得了更为广泛的推广和应用。
(12)以穿孔式焊接,焊道深宽比一般为5:1,最高可达10:1。
7激光焊接有以上优点,但也存在很多缺点:(1)焊缝位置需非常精确,务必在激光束的聚焦范围内。
因此也要求待焊工件的装配精度要很高,否则激光束会穿越焊缝。
(2)焊件需使用夹具时,必须确保焊件的最终位置需与激光束将冲击的焊点对准。
(3)高反射性及高导热性材料如铝、铜及其合金等,焊接性会受激光所改变。
(4)当进行中能量至高能量的激光束焊接时,需使用等离子控制器将熔池周围的离子化气体驱除,以确保焊道的再出现。
(5)能量转换效率太低,通常在5~10%,最佳为20%,穿透能力也不及电子束,因此最大可焊厚度受到限制。
渗透厚度远超过19mm的工件,生产线上不适合使用激光焊接。
(6)焊道快速凝固,可能有气孔、裂纹及脆化的顾虑。
(7)设备昂贵。
大功率激光设备价格随功率等级提高呈指数增加。
(8)合金元素的挥发焊接过程中一些高挥发性的合金元素(如硫和磷)从熔池中挥发出来,会导致气孔的产生,而且有很可能产生咬边。
基于这些特点,激光焊接有以下领域的应用:1.制造业应用。
激光拼焊技术在国外轿车制造中得到广泛的应用,据统计,2000年全球范围内剪裁坯板激光拼焊生产线超过100条,年产轿车构件拼焊坯板7000万件,并继续以较高速度增长。
国内生产的引进车型P assat,Buick,Audi等也采用了一些剪裁坯板结构。
日本以CO2激光焊代替了闪光对焊进行制钢业轧钢卷材的连接,在超薄板焊接的研究,如板厚1 00微米以下的箔片,无法熔焊,但通过有特殊输出功率波形的YAG激光焊得以成功,显示了激光焊的广阔前途。
日本还在世界上首次成功开发了将YAG激光焊用于核反应堆中蒸气发生器细管的维修等,在国内苏宝蓉等还进行了齿轮。
2、粉末冶金领域。
随着科学技术的不断发展,许多工业技术上对材料特殊要求,应用冶铸方法制造的材料已不能满足需要。
由于粉末冶金材料具有特殊的性能和制造优点,在某些领域如汽车、飞机、工具刃具制造业中正在取代传统的冶铸材料,随着粉末冶金材料的日益发展,它与其它零件的连接问题显得日益突出,使粉末冶金材料的应用受到限制。
在八十年代初期,激光焊以其独特的优点进入粉末冶金材料加工领域,为粉末冶金材料的应用开辟了新的前景,如采用粉末冶金材料连接中常用的钎焊的方法焊接金刚石,由于结合强度低,热影响区宽特别是不能适应高温及强度要求高而引起钎料熔化脱落,采用激光焊接可以提高焊接强度以及耐高温性能。
3、汽车工业。
20世纪80年代后期,千瓦级激光成功应用于工业生产,而今激光焊接生产线已大规模出现在汽车制造业,成为汽车制造业突出的成就之一。
德国奥迪、奔驰、大众、瑞典的沃尔沃等欧洲的汽车制造厂早在20世纪80年代就率先采用激光焊接车顶、车身、侧框等钣金焊接,90年代美国通用、福特和克莱斯勒公司竟相将激光焊接引入汽车制造,尽管起步较晚,但发展很快。
4、电子工业。
激光焊接在电子工业中,特别是微电子工业中得到了广泛的应用。
由于激光焊接热影响区小加热集中迅速、热应力低,因而正在集成电路和半导体器件壳体的封装中,显示出独特的优越性,在真空器件研制中,激光焊接也得到了应用,如钼聚焦极与不锈钢支持环、快热阴极灯丝组件等。
传感器或温控器中的弹性薄壁波纹片其厚度在0.05-0.1mm,采用传统焊接方法难以解决,TIG焊容易焊穿,等离子稳定性差,影响因素多而采用激光焊接效果很好,得到广泛的应用。
5、生物医学。
生物组织的激光焊接始于20世纪70年代,Klink等及j ain[13]用激光焊接输卵管和血管的成功焊接及显示出来的优越性,使更多研究者尝试焊接各种生物组织,并推广到其他组织的焊接。
有关激光焊接神经方面目前国内外的研究主要集中在激光波长、剂量及其对功能恢复以及激光焊料的选择等方面的研究,刘铜军进行了激光焊接小血管及皮肤等基础研究的基础上又对大白鼠胆总管进行了焊接研究。
激光焊接方法与传统的缝合方法比较,激光焊接具有吻合速度快,愈合过程中没有异物反应,保持焊接部位的机械性质,被修复组织按其原生物力学性状生长等优点将在以后的生物医学中得到更广泛的应用。
6、其他领域。
在其他行业中,激光焊接也逐渐增加特别是在特种材料焊接中国内进行了许多研究,如对BT20钛合金、HEl30合金、Li-ion电池等激光焊接,德国玻璃机械制造商GlamacoCoswig公司与IFW接合技术与材料实验研究院合作开发出了一种用于平板玻璃的激光焊接新技术。
2二、两种高能束焊接在各领域的发展前景1.电子束焊接一直以来,电子束焊接在航空、航天工业中的应用居多,主要应用于飞机重要承力件和发动机转子部件的焊接上。