對激光焊接頭的新認識
對接焊，搭接焊和線焊 - 焊接術語的范圍與技術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準化聯(lián)合工藝。
激光頭的優(yōu)點
與傳統(tǒng)的弧焊工藝相比，激光焊接頭具有許多優(yōu)點！
小范圍內的選擇性能量應用：降低熱應力，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;它可以與其他生產操作相結合，如對齊或彎曲接頭，只需要一面接近高處理速度，以縮短處理時間;它特別適用于自動化技術的良好程序控制：機床控制和傳感器系統(tǒng)檢測工藝參數(shù)，以確保質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生焊點。
一、焊接和釬焊金屬：
圖1 熱傳導焊接中，表面被熔化
激光束可用于連接工件或在金屬表面上產生深焊縫，也可與傳統(tǒng)焊接方法結合使用或用于釬焊。
1. 導熱焊接
在導熱焊接中，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并固化以產生平滑的圓形焊接，而無需任何額外的研磨或精加工。
圖2 深熔焊產生一個充滿蒸氣的孔，或者叫小孔效應
導熱焊接深度范圍僅為十分之幾毫米至一毫米。金屬的導熱性限制了最大焊接深度，焊接點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，金屬蒸汽就會形成，焊接深度會急劇增加，并且過程將變成深熔焊。
2. 深熔焊接
深熔焊接需要約1MW / cm 2的極高功率密度。當激光束熔化金屬時，它產生蒸汽，其對熔融金屬施加壓力并部分地取代它。同時，材料繼續(xù)熔化，形成深而窄的蒸汽填充孔，即針孔效應。激光束沿焊縫前進，小孔隨之移動。熔融金屬在小孔周圍循環(huán)并在其軌道上凝固，導致內部結構的深度和窄度均勻焊接。焊接深度可以是焊接寬度的十倍，達到25mm或更大。
深熔焊的特點是效率高，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焊接的應用中。
3. 活性氣體和保護氣體
活性氣體和保護氣體在焊接過程中輔助激光束。
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。
保護氣體用于保護焊接表面免受環(huán)境空氣的影響。保護氣體到工件的流動是非湍流的（層流）。
4. 填充材料:
填充材料通常添加到通過線或粉末連接的點上。
（1）填補太寬或不規(guī)則的間隙，以減少聯(lián)合準備所需的工作量。
（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，強度，耐久性，耐腐蝕性等。
5. 復合焊接頭焊接技術
復合焊接頭焊接技術是指結合激光焊接和其他焊接方法的工藝。兼容工藝包括MIG（惰性氣體保護焊）或MAG（活性氣體保護焊），TIG（鎢惰性氣體保護焊）或等離子焊。與單獨的MIG焊接相比，復合焊接技術更快，變形更小。
6. 激光釬焊
在激光釬焊中，匹配部件通過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，并與工件表面結合（擴散結合）。
釬焊接頭的強度與焊接材料的強度相同。接合面光滑，干凈，無需精加工。它通常用于汽車車身加工，如行李箱蓋或車頂。
圖5 使用填充焊絲，活躍氣體和保護氣體的激光焊接
二、傳感器：該傳感器用于檢測和調整某些參數(shù)，包括工作距離，激光束在間隙中的位置，光學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量和檢測下部。
1個焊縫跟蹤，當激光束用于焊接材料中的對接時，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)控整個過程可以組合傳感器系統(tǒng)以實現(xiàn)對焊接過程的更全面的監(jiān)控。包括“預焊”，“焊內”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或二極管來檢測焊接過程，基于相機的系統(tǒng)分析鎖孔和焊接池，并且基于二極管的系統(tǒng)可以檢測處理光，熱輻射或反射激光的強度。焊接后，傳感器檢查完成的焊點，以確定焊點是否符合質量要求。傳感器依靠編程約束來區(qū)分好的和壞的部分。
三、激光束焊接頭：激光焊接頭的設計取決于多種因素，如工件形狀，焊接幾何形狀，焊接類型，輸出，生產自動化程度，工藝和材料等。
1.手工焊接
小型工件通常使用手動工作臺焊接，例如焊接首飾或修理工具。
2.1D應用
有時，激光束只需沿單個移動軸焊接。例如，使用縫焊機或管道焊接系統(tǒng)進行管道焊接或縫焊。
3.3D系統(tǒng)和機器人
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。采用基于五軸坐標的激光單元和一組可移動的光學附件。
4.掃描振鏡或遠程焊接
掃描電流計將激光束引導遠離工件，而在其他焊接方法中，光學透鏡將激光束引導至非?？拷ぜ?。
掃描振鏡依靠一個或兩個可移動的鏡子來快速定位激光束，因此在焊縫之間重置光束所需的時間接近于零，從而提高了生產率，適用于生產大量短焊縫，優(yōu)化焊接順序并確保最小的熱輸入和變形。
5.遠程焊接系統(tǒng)：有兩種方法可以實現(xiàn)遠程焊接系統(tǒng)！
第一種，是遠程焊接系統(tǒng)。將工件放置在掃描光學檢流計下方的工作區(qū)域中，然后焊接。當在短時間內焊接大量零件時，零件在光學檢流計下由機器連續(xù)輸送。這個過程稱為飛行焊接。
第二種，攜帶掃描光學檢流計的機器人執(zhí)行大量運動，而掃描光學檢測器確保激光束沿工件前后移動時的準確定位。機器控制同步機器人和掃描光學鏡頭的重疊運動。它可以在幾毫米內測量機器人的精確空間位置?？刂葡到y(tǒng)將測量位置與程序路徑進行比較。如果檢測到偏差，則通過掃描光學檢流計來執(zhí)行補償控制。
四、激光焊接頭讓焊接將變得更容易
激光焊接頭焊接技術已經(jīng)開發(fā)出廣泛的應用可能性。高質量，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的有力論據(jù)。未來，激光焊接頭焊接技術將變得與激光切割一樣成熟。
