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,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。
根据汽车工业批量大、自动化程度高的特点,激光焊接设备向大功率、多路式方向发展。在工艺方面美国Sandia国家实验室与PrattWitney联合进行在激光焊接过程中添加粉末金属和金属丝的研究,德国不莱梅应用光束技术研究所在使用激光焊接铝合金车身骨架方面进行了大量的研究,认为在焊缝中添加填充余属有助于消除热裂纹,提高焊接速度,解决公差问题,开发的生产线已在工厂投入生产。
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,成为汽车制造业的成就之一。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年代美国竟相将激光焊接引入汽车制造,尽管起步较晚,但发展很快。
激光焊接机的自动化程度高焊接工艺流程简单。非接触式的操作方法能够达到洁净、环保的要求。采用激光焊接机加工工件能够提高工作效率,成品工件外观美观、焊缝小、焊接深度大、焊接质量高。激光焊接机广泛应用于牙科义齿的加工,键盘焊接,矽钢片焊接,传感器焊接,电池密封盖的焊接等等方面。但激光焊接机的成本较高,对工件装配的精度要求也较高,在这些方面仍有局限性。
电子束焊
它靠一束加速高能密度电子流撞击工件,在工件表面很小密积内产生的热,形成"小孔"效应,从而实施深熔焊接。电子束焊的主要缺点是需要高真空环境以防止电子散射,设备复杂,焊件尺寸和形状受到真空室的限制,对焊件装配质量要求严格,非真空电子束焊也可实施,但由于电子散射而聚焦不好影响效果。电子束焊还有磁偏移和X射线问题,由于电子带电,会受磁场偏转影响,故要求电子束焊工件焊前去磁处理。X射线在高压下特别强,需对操作人员实施保护。激光焊则不需 真空室和对工件焊前进行去磁处理,它可在大气中进行,也没有防X射线问题,所以可在生产线内联机操作,也可焊接磁性材料。
一般在激光焊接加工过程中,激光焊接工装夹具主要用来固定焊接的工件,并使之可以重复定位,重复装卸,以利于激光的自动焊接,因此工装夹具是激光焊接生产中的设备之一,尤其是在批量的生产中。工装夹具是否设计到位,将直接影响到生产的效率和成品率.
激光焊接主机主要产生用来焊接的激光束,由激光发生器,光路部分,电源,控制系统等主要部分组成,冷却系统为激光发生器提供冷却功能,一般配1-5匹功率的水循环冷水机,(激光功率大小决定冷水机功率)。
手持激光焊接机可用于钣金、底盘、水箱及配电箱、厨柜、不锈钢门窗护栏、五金制品、广告招牌、工艺品、电池组件、钢制家具、货架等领域。在材料方面,激光焊接机可用于焊接相同材料的各种金属板,如铝板、铁板、不锈钢板和铜板。以及铝铜、不锈钢铜等多种材料混合焊接。它涵盖的领域远远超过传统的焊接方法。
完整的激光焊接设备主要由激光器、光学系统、激光加工机、辐射参数传感器、工艺介质输送系统、工艺参数传感器、控制系统、准直用He-Ne激光器等组成,由于应用场合不同,加工要求不同,激光焊接设备的八个部分却不一定一一具备,各个组成部分的功能差别也很大。