激光焊接的研究现状

生物组织的激光焊接开始于70年代,激光焊接可以用来连接生物组织[23]。近年来,激光焊接在焊接牙科合金中大为发展。


激光焊接是利用高能量密度的激光束作为热源的焊接方法[19]。由于其热输入小、能量密度高、热变形小和无需真空等优点,已广泛用于汽车制造、武器制造、航天研究、船舶制造等领域。

1、 激光焊接技术

激光焊接是采用高功率激光作为热源熔化金属。激光焊接按原理可分为热传导型焊接和激光深熔焊接[20]。热传导焊,激光辐射不能穿透材料,只能加热材料表面,通过激光与金属的相互作用形成焊缝。这种方式下的熔深浅、焊接速度慢,多用于低速薄板焊接。深熔焊接,在高功率激光作用下材料表面金属被迅速气化,形成焊接小孔。小孔几乎吸收所有入射光线能量,热量熔化小孔周围金属,当小孔冷却,金属液会流回凹坑里,金属凝固后使工件焊接在一起。两种方式之间的差别在于传导焊表面没有打开,气体不能进入到焊缝金属中,激光辐射没有穿透材料,对焊缝内部的干扰较小。而深熔焊的熔池被不断穿透,小孔不断开闭,存在小孔坍塌情况,易产生气孔[21]。

2、激光焊接的应用

(1)制造领域

激光拼焊技术在轿车生产中得到大规模的应用。激光焊接主要用于对汽车车身、齿轮、非金属汽车零件的焊接[22]。德国的不莱梅研究的铝合金激光焊接汽车车身的生产线已投入生产。

(2)粉末冶金领域

粉末冶金材料由于其独特的性能而被广泛使用,但粉末冶金零件与其他材料零件的连接十分困难,限制了粉末冶金的运用。但激光焊接以独特的优势进入粉末冶金领域,能有效的获得良好的接头。

(3)电子工业

随着电子行业不断向小型化、智能化发展,电子器件的集成度越来越高,微小零件的焊接越来越多。激光焊接因其热影响区小加热快等优势在电子器件的封装中广为应用。

(4)生物组织

生物组织的激光焊接开始于70年代,激光焊接可以用来连接生物组织[23]。近年来,激光焊接在焊接牙科合金中大为发展。

3、 铝合金激光焊接

与其他焊接方法相比,激光焊接是高能束焊接方法,光斑区能量密度高但热输入小,焊缝的深宽比大,焊接变形小。焊接速度快,铝合金散热快,金属在高温时间短。不受电场磁场干扰。不需要真空环境,绿色环保,污染小。但也有一些缺陷:激光束的直径小需要较高的装配精度。铝合金对激光反射率高,需要高功率激光器。铝合金熔点低,散热快,焊道快速凝固,有产生气孔和脆化的危险。铝合金的激光焊接破坏工件中的其他金属成分[24],使接头软化。因此,铝合金激光焊接主要问题是控制缺陷提高接头性能。