對(duì)接焊，搭接焊和線焊 - 焊接術(shù)語(yǔ)的范圍與技術(shù)本身一樣廣泛和多樣。激光焊接頭焊接和激光釬焊是熱粘合方法中的兩種標(biāo)準(zhǔn)化聯(lián)合工藝。

激光頭的優(yōu)點(diǎn)

與傳統(tǒng)的弧焊工藝相比，激光焊接頭具有許多優(yōu)點(diǎn)！

小范圍內(nèi)的選擇性能量應(yīng)用：降低熱應(yīng)力，減少熱影響區(qū)，極低變形接頭的接合面窄而光滑;在再加工中減少甚至消除高強(qiáng)度和低焊接量的組合：焊接工件可以彎曲或液壓成型，易于集成;它可以與其他生產(chǎn)操作相結(jié)合，如對(duì)齊或彎曲接頭，只需要一面接近高處理速度，以縮短處理時(shí)間;它特別適用于自動(dòng)化技術(shù)的良好程序控制：機(jī)床控制和傳感器系統(tǒng)檢測(cè)工藝參數(shù)，以確保質(zhì)量激光束能夠在不接觸工件表面或在工件上施加力的情況下產(chǎn)生焊點(diǎn)。

一、焊接和釬焊金屬：

圖1 熱傳導(dǎo)焊接中，表面被熔化

激光束可用于連接工件或在金屬表面上產(chǎn)生深焊縫，也可與傳統(tǒng)焊接方法結(jié)合使用或用于釬焊。

1. 導(dǎo)熱焊接

在導(dǎo)熱焊接中，激光束沿著共同的接頭熔化匹配部件，并且熔融材料一起流動(dòng)并固化以產(chǎn)生平滑的圓形焊接，而無(wú)需任何額外的研磨或精加工。

圖2 深熔焊產(chǎn)生一個(gè)充滿(mǎn)蒸氣的孔，或者叫小孔效應(yīng)

導(dǎo)熱焊接深度范圍僅為十分之幾毫米至一毫米。金屬的導(dǎo)熱性限制了最大焊接深度，焊接點(diǎn)的寬度總是大于其深度。

圖3 變速器部件的深熔焊

圖4 顯微鏡下觀察到的激光焊接橫截面

如果熱量不能快速消散，加工溫度將升高到氣化溫度以上，金屬蒸汽就會(huì)形成，焊接深度會(huì)急劇增加，并且過(guò)程將變成深熔焊。

2. 深熔焊接

深熔焊接需要約1MW / cm 2的極高功率密度。當(dāng)激光束熔化金屬時(shí)，它產(chǎn)生蒸汽，其對(duì)熔融金屬施加壓力并部分地取代它。同時(shí)，材料繼續(xù)熔化，形成深而窄的蒸汽填充孔，即針孔效應(yīng)。激光束沿焊縫前進(jìn)，小孔隨之移動(dòng)。熔融金屬在小孔周?chē)h(huán)并在其軌道上凝固，導(dǎo)致內(nèi)部結(jié)構(gòu)的深度和窄度均勻焊接。焊接深度可以是焊接寬度的十倍，達(dá)到25mm或更大。

深熔焊的特點(diǎn)是效率高，焊接速度快，熱影響區(qū)小，變形小。它通常用于需要深熔焊或多層材料同時(shí)焊接的應(yīng)用中。

3. 活性氣體和保護(hù)氣體

活性氣體和保護(hù)氣體在焊接過(guò)程中輔助激光束。

活性氣體用于CO2激光焊接，以防止在工件表面上形成的等離子云阻擋激光束。

保護(hù)氣體用于保護(hù)焊接表面免受環(huán)境空氣的影響。保護(hù)氣體到工件的流動(dòng)是非湍流的（層流）。

4. 填充材料:

填充材料通常添加到通過(guò)線或粉末連接的點(diǎn)上。

（1）填補(bǔ)太寬或不規(guī)則的間隙，以減少聯(lián)合準(zhǔn)備所需的工作量。

（2）將填料以特定形式加入熔融金屬中，以改變材料的焊接適用性，強(qiáng)度，耐久性，耐腐蝕性等。

5. 復(fù)合焊接頭焊接技術(shù)

復(fù)合焊接頭焊接技術(shù)是指結(jié)合激光焊接和其他焊接方法的工藝。兼容工藝包括MIG（惰性氣體保護(hù)焊）或MAG（活性氣體保護(hù)焊），TIG（鎢惰性氣體保護(hù)焊）或等離子焊。與單獨(dú)的MIG焊接相比，復(fù)合焊接技術(shù)更快，變形更小。

6. 激光釬焊

在激光釬焊中，匹配部件通過(guò)填充材料或釬焊填充金屬連接在一起。焊料的熔化溫度低于母材的熔化溫度。在釬焊期間，僅釬焊金屬熔化并且僅匹配的部件被加熱。焊料熔化并流入元件之間的間隙，并與工件表面結(jié)合（擴(kuò)散結(jié)合）。

釬焊接頭的強(qiáng)度與焊接材料的強(qiáng)度相同。接合面光滑，干凈，無(wú)需精加工。它通常用于汽車(chē)車(chē)身加工，如行李箱蓋或車(chē)頂。

圖5 使用填充焊絲，活躍氣體和保護(hù)氣體的激光焊接

二、傳感器：該傳感器用于檢測(cè)和調(diào)整某些參數(shù)，包括工作距離，激光束在間隙中的位置，光學(xué)透鏡的角度和填充材料的數(shù)量，以確保零件加工中的焊接質(zhì)量和檢測(cè)下部。

1個(gè)焊縫跟蹤，當(dāng)激光束用于焊接材料中的對(duì)接時(shí)，跟蹤接縫間隙的軌跡并且正確地定位激光束以確保激光束保持在接縫間隙的相同位置。繼續(xù)監(jiān)控整個(gè)過(guò)程可以組合傳感器系統(tǒng)以實(shí)現(xiàn)對(duì)焊接過(guò)程的更全面的監(jiān)控。包括“預(yù)焊”，“焊內(nèi)”和“焊后”傳感器。

焊前傳感器位于焊縫前方，以跟蹤焊縫并定位激光束。焊接傳感器使用相機(jī)或二極管來(lái)檢測(cè)焊接過(guò)程，基于相機(jī)的系統(tǒng)分析鎖孔和焊接池，并且基于二極管的系統(tǒng)可以檢測(cè)處理光，熱輻射或反射激光的強(qiáng)度。焊接后，傳感器檢查完成的焊點(diǎn)，以確定焊點(diǎn)是否符合質(zhì)量要求。傳感器依靠編程約束來(lái)區(qū)分好的和壞的部分。

三、激光束焊接頭：激光焊接頭的設(shè)計(jì)取決于多種因素，如工件形狀，焊接幾何形狀，焊接類(lèi)型，輸出，生產(chǎn)自動(dòng)化程度，工藝和材料等。

1.手工焊接

小型工件通常使用手動(dòng)工作臺(tái)焊接，例如焊接首飾或修理工具。

2.1D應(yīng)用 

有時(shí)，激光束只需沿單個(gè)移動(dòng)軸焊接。例如，使用縫焊機(jī)或管道焊接系統(tǒng)進(jìn)行管道焊接或縫焊。

3.3D系統(tǒng)和機(jī)器人

激光束通常連接到三維部件，并且其特征在于三維焊接幾何形狀。采用基于五軸坐標(biāo)的激光單元和一組可移動(dòng)的光學(xué)附件。

4.掃描振鏡或遠(yuǎn)程焊接

掃描電流計(jì)將激光束引導(dǎo)遠(yuǎn)離工件，而在其他焊接方法中，光學(xué)透鏡將激光束引導(dǎo)至非?？拷ぜ?。

掃描振鏡依靠一個(gè)或兩個(gè)可移動(dòng)的鏡子來(lái)快速定位激光束，因此在焊縫之間重置光束所需的時(shí)間接近于零，從而提高了生產(chǎn)率，適用于生產(chǎn)大量短焊縫，優(yōu)化焊接順序并確保最小的熱輸入和變形。

5.遠(yuǎn)程焊接系統(tǒng)：有兩種方法可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程焊接系統(tǒng)！

第一種，是遠(yuǎn)程焊接系統(tǒng)。將工件放置在掃描光學(xué)檢流計(jì)下方的工作區(qū)域中，然后焊接。當(dāng)在短時(shí)間內(nèi)焊接大量零件時(shí)，零件在光學(xué)檢流計(jì)下由機(jī)器連續(xù)輸送。這個(gè)過(guò)程稱(chēng)為飛行焊接。

第二種，攜帶掃描光學(xué)檢流計(jì)的機(jī)器人執(zhí)行大量運(yùn)動(dòng)，而掃描光學(xué)檢測(cè)器確保激光束沿工件前后移動(dòng)時(shí)的準(zhǔn)確定位。機(jī)器控制同步機(jī)器人和掃描光學(xué)鏡頭的重疊運(yùn)動(dòng)。它可以在幾毫米內(nèi)測(cè)量機(jī)器人的精確空間位置。控制系統(tǒng)將測(cè)量位置與程序路徑進(jìn)行比較。如果檢測(cè)到偏差，則通過(guò)掃描光學(xué)檢流計(jì)來(lái)執(zhí)行補(bǔ)償控制。

四、激光焊接頭讓焊接將變得更容易

激光焊接頭焊接技術(shù)已經(jīng)開(kāi)發(fā)出廣泛的應(yīng)用可能性。高質(zhì)量，最小的返工和低成本效益已成為大力推廣激光焊接頭焊接技術(shù)的有力論據(jù)。未來(lái)，激光焊接頭焊接技術(shù)將變得與激光切割一樣成熟。

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