激光點(diǎn)焊技術(shù)淺析

目前生產(chǎn)中所使用的點(diǎn)焊方式大多為電阻點(diǎn)焊，它易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化和機(jī)械化，生產(chǎn)效率高。但是也存在很多問題，比如無損檢測(cè)困難，接頭強(qiáng)度低等。隨著各種焊接方式的不斷產(chǎn)生和發(fā)展，點(diǎn)焊方式也呈現(xiàn)多樣化。目前已經(jīng)應(yīng)用于生產(chǎn)的就有電阻點(diǎn)焊、電弧點(diǎn)焊、激光點(diǎn)焊和膠接點(diǎn)焊等多種點(diǎn)焊方法 。
　　激光點(diǎn)焊作為一種新的點(diǎn)焊方式，與傳統(tǒng)的電阻點(diǎn)焊相比具有其特有的優(yōu)勢(shì)。由于采用激光作熱源，點(diǎn)焊速度快、精度高，熱輸入量小，工件變形��；激光的可達(dá)性較好，可以減少點(diǎn)焊時(shí)位置與結(jié)構(gòu)上的限制；激光點(diǎn)焊屬于無接觸焊接，焊點(diǎn)之間的距離、搭接量等參數(shù)的調(diào)節(jié)范圍大；不需要大量的輔助設(shè)備，能夠較快的適應(yīng)產(chǎn)品變化，滿足市場(chǎng)需求。激光點(diǎn)焊所具有的高精度、高柔性的特點(diǎn)使其在實(shí)際生產(chǎn)，特別是航空工業(yè)的應(yīng)用中能夠取代傳統(tǒng)的電阻點(diǎn)焊和鉚接等工藝。 目前激光點(diǎn)焊技術(shù)多應(yīng)用在大批量自動(dòng)化生產(chǎn)的微小元件的組焊中，采用高頻率、低功率的脈沖激光器，所得焊點(diǎn)熱影響區(qū)小，焊點(diǎn)無污染，焊接質(zhì)量高。
　　一、激光焊點(diǎn)分析：
　　激光焊點(diǎn)表面存在金屬堆積，焊點(diǎn)中心則呈現(xiàn)不同程度的下塌，這主要是由于金屬來不及回填產(chǎn)生的。當(dāng)激光功率達(dá)到一定值時(shí)，熔池中的液態(tài)金屬急劇蒸發(fā)形成匙孔，并產(chǎn)生一個(gè)反沖力，把液態(tài)金屬推向熔池的邊緣，堆積在焊點(diǎn)周圍。當(dāng)激光停止作用時(shí)，金屬不再蒸發(fā)，反沖力消失，堆積的金屬在重力的作用下重填匙孔，同時(shí)液態(tài)金屬冷卻凝固。如果金屬在沒有完全回填匙孔的情況下凝固，就會(huì)在焊點(diǎn)表面形成下塌。相對(duì)于連續(xù)焊來說，由于激光點(diǎn)焊加熱時(shí)間短，金屬的冷卻凝固速度很快，所以下塌現(xiàn)象更明顯。另外，在點(diǎn)焊過程中還存在著金屬的損失，這種損失一方面是由于激光點(diǎn)焊時(shí)金屬急劇蒸發(fā)，另一方面是金屬蒸發(fā)時(shí)產(chǎn)生的反沖壓力造成金屬的飛濺。 在未熔透情況下焊點(diǎn)表面均無下塌現(xiàn)象，且功率變化對(duì)熔深的影響較大。焊點(diǎn)完全熔透，此時(shí)表面出現(xiàn)明顯下塌，甚至在焊點(diǎn)的表面中心形成凹坑，激光功率越大，凹坑現(xiàn)象越明顯。氣孔現(xiàn)象要比熔透情況下明顯。氣孔位置一般出現(xiàn)在熔合面附近，這可能是由于激光功率較小時(shí)熔池的攪動(dòng)不夠劇烈，熔池中的氣泡無法很快的上浮，從而形成氣孔。
　　二、離焦量對(duì)焊點(diǎn)焊的影響
　　離焦量的變化直接改變了光斑直徑與能量密度的大小，離焦量向負(fù)方向和正方向增大時(shí)，都意味著光斑直徑的增大和能量密度的減小。在激光點(diǎn)焊過程中，光斑直徑與激光入射在試件上所形成的初始匙孔大小存在一定的對(duì)應(yīng)關(guān)系，而能量密度則決定了熔池的擴(kuò)展速度。當(dāng)離焦量絕對(duì)值較小時(shí)，激光光斑直徑小，激光功率密度大，焊點(diǎn)熔池?cái)U(kuò)展的速度較快，但初始匙孔的直徑��；相反情況下，離焦量較大，初始匙孔的直徑大，但是熔池?cái)U(kuò)展速度變慢，得到的焊點(diǎn)尺寸不一定很大，故在離焦量的變化過程當(dāng)中光斑直徑和焊點(diǎn)表面功率密度的綜合作用決定了焊點(diǎn)尺寸的大小。
　　三、激光點(diǎn)焊具有的特性：
　　(1) 隨著激光功率的增加，焊點(diǎn)表面直徑出現(xiàn)上下波動(dòng)，熔合面直徑和下表面直徑增長緩慢。焊點(diǎn)截面形態(tài)的變化不明顯。而隨著持續(xù)時(shí)間的增加，焊點(diǎn)尺寸增長很快，熔合面直徑的變化速率要大于上下表面直徑的變化速率。離焦量的變化對(duì)焊點(diǎn)尺寸的影響很大。它直接改變了光斑直徑和激光功率密度，這兩者的綜合作用決定焊點(diǎn)尺寸的大小。
　　(2) 在熔透情況下，激光點(diǎn)焊的焊點(diǎn)表面存在明顯的下塌。隨著激光功率和持續(xù)時(shí)間的增加，焊點(diǎn)表面的下塌深度增大，在持續(xù)時(shí)間或者間隙尺寸較大的情況下，下表面還會(huì)出現(xiàn)內(nèi)凹。
　　(3) 隨著間隙的增加，焊點(diǎn)整體變形，中心的下塌和內(nèi)凹都很明顯，且熔合面出現(xiàn)收縮現(xiàn)象，強(qiáng)度下降很快。 目前在焊接電阻、電池及電子領(lǐng)域常用同時(shí)焊接兩個(gè)點(diǎn)的工藝，通常采用兩個(gè)激光光源設(shè)計(jì)。
　　奧華雙光點(diǎn)激光焊接機(jī)是激光束經(jīng)過分光鏡分為兩束相同的激光束,經(jīng)鏡片組聚為兩個(gè)光點(diǎn).應(yīng)用高能脈沖激光對(duì)物件進(jìn)行焊接，激光脈沖的高能量、高密度可使焊接平整、焊縫寬度小熱影響區(qū)小，能完成傳統(tǒng)工藝無法實(shí)現(xiàn)的精密焊接。此機(jī)型具有兩個(gè)光點(diǎn)同步運(yùn)行,效率提高兩倍,兩光點(diǎn)距離可自由調(diào)節(jié)。