激光焊接

激光焊接是一種利用高能量密度的激光束作為熱源的高效、高精度焊接方法。焊接可用連續(xù)或脈沖激光束進(jìn)行。根據(jù)激光焊接的原理，焊接過程又可分為熱傳導(dǎo)焊接和激光深焊。功率密度在104～105W/cm2以下為熱傳導(dǎo)焊接，此時(shí)熔深較淺，焊接速度較慢；當(dāng)功率密度大于105～107W/cm2時(shí)，在熱作用下，金屬表面由凹陷處變成“孔”狀，形成深熔焊接。

功能

焊接速度快、長徑比大的特點(diǎn)

激光束焊接一般采用連續(xù)的激光束完成材料的連接，其冶金物理過程與電子束焊接十分相似，即通過“鎖孔”結(jié)構(gòu)完成能量轉(zhuǎn)換機(jī)制。

在足夠高功率密度的激光輻照下，材料蒸發(fā)形成小孔。這個(gè)充滿蒸汽的小孔就像一個(gè)黑體，吸收了入射光束的幾乎所有能量。腔內(nèi)的平衡溫度約為2500C。熱量從高溫腔體的外壁傳遞過來，熔化了腔體周圍的金屬。小孔里充滿了壁面材料在光束照射下不斷蒸發(fā)產(chǎn)生的高溫蒸汽。

小孔4壁包圍著熔融的金屬，液態(tài)金屬又包圍著固態(tài)材料。（在大多數(shù)常規(guī)焊接工藝和激光傳導(dǎo)焊接中，能量都是先沉積在工件表面，再通過傳遞方式輸送到內(nèi)部）?？妆谕獾囊毫骱捅趯颖砻鎻埩εc孔腔內(nèi)不斷產(chǎn)生的蒸汽壓力相一致，保持動(dòng)態(tài)平衡。光束不斷射入小孔，小孔外的材料也不斷流動(dòng)，隨著光束的移動(dòng)，小孔始終處于穩(wěn)定的流動(dòng)狀態(tài)。

也就是說，小孔和小孔周圍的熔融金屬會(huì)隨著前導(dǎo)光束的前進(jìn)速度向前移動(dòng)。熔融金屬填充小孔留下的間隙然后凝結(jié)，形成焊縫。以上所有過程發(fā)生得非?？?，焊接速度很容易達(dá)到每分鐘幾米。

1、激光束焊接是一種熔化焊接，它利用激光束作為能量源，對(duì)焊接接頭進(jìn)行沖擊。

2、可以用平面光學(xué)元件（如鏡子）引導(dǎo)激光束，然后用反射聚焦元件或透鏡將光束投射到焊縫上。

3、激光焊接為非接觸焊接，操作時(shí)不需加壓，但需通入惰性氣體，防止熔池氧化，偶爾也需使用填充金屬。

4、激光束焊接可與MIG焊接相結(jié)合，形成激光MIG復(fù)合焊接，實(shí)現(xiàn)大熔深焊接，同時(shí)熱輸入量較MIG焊接大大降低。

應(yīng)用

激光焊接機(jī)廣泛應(yīng)用于汽車、船舶、飛機(jī)、高鐵等高精度制造領(lǐng)域，大大提高了人們的生活品質(zhì)，也推動(dòng)了家電行業(yè)向精密工程邁進(jìn)。

等離子弧焊

等離子弧焊是指利用等離子弧高能量密度束流作為焊接熱源的一種熔化焊接方法。焊接時(shí)離子氣（形成離子弧）和保護(hù)氣（保護(hù)熔池和焊縫不受空氣的有害影響）均為純氬氣。等離子弧焊所用的電極一般為鎢電極，有時(shí)需填充金屬（焊絲）。一般采用直流正極接法（鎢棒接負(fù)極）。因此等離子弧焊本質(zhì)上是一種具有壓縮作用的鎢氣保護(hù)焊。

等離子弧焊具有能量集中、生產(chǎn)率高、焊接速度快、應(yīng)力變形小、電氣隔離穩(wěn)定等特點(diǎn)，適用于焊接薄板、箱體材料，特別適用于各種難熔、易氧化、熱敏性金屬材料（如鎢、鉬、銅、鎳、鈦等）。

氣體受電弧加熱而離解，在高速通過水冷噴嘴時(shí)被壓縮，增加了能量密度和離解度，形成等離子弧。它的穩(wěn)定性、發(fā)熱量和溫度都比一般電弧高，所以有較大的熔深和焊接速度。形成等離子弧的氣體和周圍的保護(hù)氣一般采用純氬氣。視各種工件的材料性質(zhì)而定，有的采用氦氣、氮?dú)?、氬氣，或兩者的混合氣?/p>

功能

1.微束等離子弧焊可以焊接箔材和薄板。

2、具有小孔效應(yīng)，能更好的實(shí)現(xiàn)單面焊接，雙面自由成型。

3、等離子弧能量密度高，弧柱溫度高，穿透能力強(qiáng)，可達(dá)到10-12mm 厚鋼板無需坡口焊，可雙面成型一次性焊接，焊接速度快，生產(chǎn)率高，應(yīng)力變形小。

4、設(shè)備相對(duì)復(fù)雜，耗氣量較大，組對(duì)間隙及工件清潔度要求嚴(yán)格，只適合室內(nèi)焊接。

應(yīng)用

等離子焊接是工業(yè)生產(chǎn)中的重要手段之一，特別適用于銅及銅合金、鈦及鈦合金、合金鋼、不銹鋼、鉬等航空航天金屬的焊接，用于軍事等尖端工業(yè)，如用鈦合金制造的某型導(dǎo)彈外殼和飛機(jī)上部分薄壁容器等。

成本、維護(hù)和運(yùn)營效率

在工業(yè)應(yīng)用中比較激光焊接和等離子弧焊接技術(shù)的選擇時(shí)涉及的一些因素包括成本、維護(hù)和運(yùn)行效率。

成本分析

與等離子弧焊相比，激光焊接需要較高的初始投資，因?yàn)樵O(shè)備比較復(fù)雜。一般工業(yè)激光焊接系統(tǒng)的價(jià)值通常在 200,000 美元以上，而等離子弧焊系統(tǒng)的成本在 10,000 美元到 50,000 美元之間。然而，由于加工速度提高，且所需的焊后精加工最少，LBW 有可能顯著節(jié)省長期成本。等離子焊接的持續(xù)運(yùn)行可能需要更高的耗材成本。

維護(hù)要求

由于電極和氣體噴嘴等易耗部件磨損更頻繁，等離子弧焊系統(tǒng)通常需要更頻繁的維護(hù)。相比之下，激光焊接系統(tǒng)需要的易耗件較少，但其光學(xué)元件和激光源確實(shí)需要偶爾清潔和重新校準(zhǔn)。如果維護(hù)得當(dāng)，激光源可以持續(xù)使用 20,000 小時(shí)以上，停機(jī)時(shí)間更短。等離子系統(tǒng)雖然更簡單，但由于易耗件磨損，可能會(huì)更頻繁地中斷。

操作高效

激光焊接技術(shù)速度更快、更精確，在薄材料上焊接速度高達(dá)每分鐘 10 米，因此非常適合大規(guī)模生產(chǎn)。它還能產(chǎn)生非常微小的熱影響區(qū)，因此材料變形最小，從而提高產(chǎn)品質(zhì)量。等離子焊接對(duì)較厚的材料很有效，但速度較慢，通常需要額外的收尾工作來清理焊縫，例如打磨。

雖然激光焊接需要較高的前期投資成本，但從長遠(yuǎn)來看，其效率和較少的維護(hù)需求往往能帶來成本效益，尤其是對(duì)于需要高精度的應(yīng)用而言。等離子弧焊仍然適用于不太復(fù)雜的工作和較小的操作。