中文名 | 激光釬焊 | ??品诸?/th> | 軟釬焊、硬釬焊 |
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激光釬焊時的釬料可以采用預(yù)置方式,也可以采用送絲方式。釬焊加熱溫度較低,對激光功率木瀆的要求較低,因此一般采用散焦的方式進行加熱。這樣既可以降低功率密度,也可以根據(jù)釬縫尺寸調(diào)節(jié)光斑大小和形狀。激光釬焊接頭通常采用卷邊對接和搭接兩種方式。卷邊對接情況下,釬料從激光前端送入有利于釬焊過程穩(wěn)定;搭接情況下,釬料從側(cè)下方水平送入有利于釬焊過程穩(wěn)定。
激光釬焊可以采用單光束,也可以采用雙光束。雙光束既可以通過兩個獨立的激光器獲得,也可以通過激光分光鏡分光獲得。雙光束釬焊可以更加靈活方便的控制輻照時間和位置,更好的控制釬焊過程。
雙光束激光搭接情況下,一激光束加熱融化焊絲,另一激光束加熱填充間隙使母材溫度升高,促進釬料的潤濕鋪展,提高接頭強度。對接情況下,兩書激光重疊照射加熱,除了能使加熱釬料的效果得到改善,接頭附近區(qū)域也同時被加熱升溫,從而促進了釬料的潤濕皮展和均勻分布。
激光釬焊的主要工藝參數(shù)有以下幾點:
1、激光功率。CO2激光器和YAG激光器都可以用于激光釬焊,釬焊時他們各自的特點與激光熔化焊相同。
2、光斑直徑。激光釬焊通常采用散焦光斑,光斑大小取決于釬縫寬度。
3、釬焊速度。根據(jù)實際釬焊的要求確定,取決于激光功率,激光功率越大,釬焊速度越快。
4、送絲速度。送絲速度大小主要考慮釬縫填充和良好成形,送絲速度與釬焊速度應(yīng)匹配,提高釬焊速度的同時應(yīng)提高送絲速度。 2100433B
激光釬焊的主要特點是利用激光的高能量密度實現(xiàn)局部或微小區(qū)域快速加熱完成釬焊過程。激光釬焊的關(guān)鍵在于合理的控制激光功率分配。激光束匯聚在釬料上,釬料溫度過高導(dǎo)致融化過快,而母材溫度不足使釬料不能很好潤濕母材,影響填充效果,釬縫成形變差。激光束匯聚在母材上,釬料溫度有可能過低,導(dǎo)致釬料流動性或活躍性降低,母材可能過熱融化,導(dǎo)致釬料直接進入熔池形成熔化焊,形成的脆性相也影響釬縫性能。
釬料液相線溫度低于450℃的稱為軟釬焊。主要用于印刷電路板電子元器件的連接。采用激光輻射加熱集成電路引線,通過釬劑或預(yù)置釬料向基板傳遞熱量。當溫度達到釬焊溫度時,釬劑和釬料融化,基板和引線潤濕形成連接。激光軟釬焊集成電路多采用YAG激光器。
釬料液相線溫度高于450℃的稱為硬釬焊,主要用于結(jié)構(gòu)鋼和鍍鋅鋼板的連接等。激光硬釬焊在有色金屬的連接上也有優(yōu)勢。大多數(shù)有色金屬對激光的反射率較高,材料的熱導(dǎo)率較高,激光熔化焊需要較高的功率。激光硬釬焊銀、銅、鎳、金、鋁等有色金屬有良好的效果,釬縫組織細小,接頭性能良好。
無釬劑釬焊簡單易行,成本降低,應(yīng)用范圍較廣,中小型企業(yè)都用這種方式。有釬劑釬焊成本高,但產(chǎn)品質(zhì)量提高,使用于資金雄厚的大企業(yè),相比較而言,還是有釬劑釬焊用得較多。。。
看你的接頭是什么材質(zhì)了,在一個你要焊接的毛細管是紫銅的么,如果是的話,用氣焊,用高銀焊條焊接,焊條最好在16%銀以上為好,如果你接頭的材質(zhì)不是紫銅的那就要用35%以上了
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針對復(fù)合結(jié)構(gòu)壓電陶瓷變壓器 (PECT)疊片式發(fā)電元件的側(cè)電極引出問題,對釬焊工藝進行了研究分析,并建立了激光釬焊系統(tǒng)。實踐證明,激光釬焊技術(shù)應(yīng)用于 PECT側(cè)電極引出,連接可靠,全連通率高,熱影響??;所建立的釬焊系統(tǒng)應(yīng)用于生產(chǎn),運行精確可靠,符合激光釬焊要求。
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以CO2激光為熱源,鍍鋅鋼板為母材,CuSi3焊絲為釬料,進行了雙光束激光自動填絲釬焊工藝試驗。通過對比單、雙光束釬焊特點及改變雙光束釬焊工藝參數(shù),分析了雙光束激光功率、離焦方式、雙束激光能量配比、焦點間距等對接頭質(zhì)量的影響。結(jié)果表明,雙光束釬焊對激光功率的變化具有更大的適應(yīng)性;當采用負離焦并行雙光束、2 mm焦點距離的串行雙光束且前束激光功率大于后束激光時,可以獲得更好的釬縫質(zhì)量,釬焊過程更具靈活性、適應(yīng)性。在此基礎(chǔ)上,借助金相顯微鏡、SEM和EDX能譜分析,對接頭組織及界面元素分布規(guī)律進行了分析。結(jié)果表明,雙光束釬縫附近母材晶粒更細小,粗晶區(qū)更窄;在界面處有Fe-Si金屬間化合物生成。
激光系統(tǒng)的組成
激光釬焊原理
利用激光光束作為熱源,聚焦后的光束照射在填充的焊絲表面,焊絲在光束能量持續(xù)加熱下熔化形成高溫液態(tài)金屬,液態(tài)金屬浸潤到被焊零件連接處,在適當?shù)耐獠織l件下,使之與工件間形成良好的冶金結(jié)合。需要注意的是:工件間的連接是通過釬料熔融金屬實現(xiàn)的,母材本身不能被激光嚴重熔蝕損傷。
激光填絲釬焊系統(tǒng)示意圖
激光釬焊的優(yōu)點
l 局部加熱,零件不易產(chǎn)生熱損傷,熱影響區(qū)小,可在不傷及母材的情況下施焊。
l 負離焦加熱,熔化帶寬,無飛濺,填充劑熔化后自然浸潤,焊縫外觀質(zhì)量良好,可用于外觀區(qū)域的鋼板拼焊。
l 激光束易于實現(xiàn)分光,可用半透鏡、反射鏡、棱鏡、掃描鏡等光學(xué)元件進行時間與空間分割,能實現(xiàn)多點同時對稱焊。
l 光束容易傳輸和控制,不需要經(jīng)常更換焊炬、噴嘴,顯著減少停機輔助時間,有荷系數(shù)和生產(chǎn)效率較高。
l 容易實現(xiàn)自動化,能有效控制光束強度和精細定位。
激光釬焊的缺點
l 要求焊件裝配精度高,且要求光束在工件上的位置不能有顯著偏移。這是因為激光聚焦后光斑尺寸小,焊縫窄,動態(tài)填充金屬釬料。若工件裝配精度或光束定位精度達不到要求,很容易造成焊接缺陷。
l 激光器及其相關(guān)系統(tǒng)的成本較高,一次性投資相對較大。
l 激光焊接技術(shù)復(fù)雜,技術(shù)難度大,涉及光學(xué)、焊接學(xué)、自動化系統(tǒng)工程,技術(shù)難度大,焊接系統(tǒng)調(diào)試復(fù)雜。
l 激光危險,防護等級高。系統(tǒng)設(shè)備需要專業(yè)維護,核心設(shè)備故障停機或損壞后,修復(fù)難度大(如激光頭、光源),且激光焊接系統(tǒng)占地面積較大。
激光釬焊的參數(shù)
激光釬焊參數(shù)圖
①離焦量。
激光焊接通常需要一定的離焦量來實施焊接,因為激光焦點處光斑中心的功率密度過高,容易蒸發(fā)成孔。離開激光焦點的各平面上,功率密度分布相對均勻。
在實際應(yīng)用中,當要求熔深較大時,采用負離焦;焊接薄材料或釬焊時,宜采用正離焦。對焊縫的起點和終點,為獲得更好的焊接外觀,可以在起點設(shè)置功率漸升,首尾時功率漸降;工業(yè)生產(chǎn)中也采用出光或收光延時來改善外觀質(zhì)量。
②功率密度
功率密度是激光焊接中最關(guān)鍵的參數(shù)之一,它表示光斑內(nèi)單位面積內(nèi)光能的分布,如圖 4 所示。采用較高功率密度,在微秒級時間內(nèi),表層即可加熱至沸點,產(chǎn)生大量汽化。采用較低功率密度,表層溫度達到沸點需要經(jīng)歷數(shù)毫秒,在表層汽化前,底層達到熔點,易形成良好的熔融焊接。
③材料的焊接冶金屬性及光學(xué)屬性
熔點、沸點、鍍鋅層是確認激光釬焊各種參數(shù)的基礎(chǔ);材料光吸收率則代表了填充劑和母材有效吸收光能的能力。
④送絲速度在一定的光功率強度下,只有調(diào)試出適當?shù)乃徒z速度才可以保證焊絲的單位時間熔化量,形成完美的焊縫,送絲太快或太慢都會導(dǎo)致焊接缺陷。
⑤加工速度
即焊接速度、生產(chǎn)節(jié)拍,一般與工業(yè)化設(shè)計能力相關(guān)。
⑥加熱電流
一般根據(jù)填充焊絲是否需要加熱電流,可以把激光釬焊分為冷絲焊和熱絲焊。在焊絲與部件的過渡處會產(chǎn)生一個接觸電阻,通以電流,可起到加熱焊絲和局部母材的作用,改善金屬的光能吸收效率。
⑦外部因素
(1)保護氣體。(2)在實際激光焊接中,為了避免和減少影響焦點位置穩(wěn)定性的因素,需要專門的夾緊技術(shù)和設(shè)備,這種設(shè)備的精確程度與激光焊接的質(zhì)量高低是相輔相成的。
激光釬焊的介紹-缺陷篇
焊偏
焊縫偏移到某一母材上,這是由于焊接時的機器人行走軌跡于夾緊零件的待焊
位置不一致。
解決措施:可以通過調(diào)整機器人軌跡和復(fù)核零件裝配狀態(tài)來解決。
焊縫堆積
表現(xiàn)為焊縫的填充材料明顯太多,其原因是焊接時送絲速度過快,熔化后的釬料來不及很好地自由擴散。
解決措施:提高焊接行走速度,或降低送絲速度以及減小焊接用光源功率。
焊縫凹陷
這是由焊接光斑中心位置不良所致。由于光斑中心靠近下層板材且偏離焊縫中心位置,造成部分母材熔化,同時釬料也過多地向熔化鋼板側(cè)過渡。
解決措施:可以通過調(diào)整機器人軌跡和復(fù)核零件裝配狀態(tài)來解決。
縮孔或氣孔
通常鋼板表面有油污、鍍鋅層等,焊接時易形成鋅蒸汽、燃燒氣體,在焊縫中形成縮孔和表面氣孔(正常情況下,鋅蒸汽和少量的雜質(zhì)一般都會溢出)。
解決措施:需清潔零件表面,從而獲得良好的焊縫質(zhì)量。
焊縫不均勻
正常的焊接規(guī)范出現(xiàn)紊亂,一般伴隨有設(shè)備問題,如送絲不暢、光輸出功率不穩(wěn)定等。
解決措施:檢查設(shè)備。
1、浸沾軟釬焊
浸沾軟釬焊(DS)是一種利用熔融軟釬料的金屬浴進行加熱的軟釬焊方法。軟釬料可利用任何熱源來保持熔融狀態(tài)。軟釬料浸沾設(shè)備通常是自動化的,而且通過編程來控制預(yù)清理、釬劑加入、預(yù)熱和浸沾過程。
2、爐中軟釬焊
爐中軟釬焊(FS)是一種將待焊工件放在爐內(nèi)進行加熱的軟釬焊方法。爐中軟釬焊時,必須將焊件裝配好并固定在適當位置。必須將軟釬料預(yù)先裝入到接縫中??衫萌魏魏线m的燃料或能源加熱爐膛。
3、感應(yīng)軟釬焊
感應(yīng)軟釬焊(IS)是一種利用工件中感應(yīng)電流產(chǎn)生的電阻熱進行加熱的軟釬焊方法,它與感應(yīng)釬焊類似。
4、紅外軟釬焊
紅外軟釬焊(IFS)是一種利用紅外線輻射熱量進行加熱的軟釬焊方法,它與紅外釬焊類似。
5、烙鐵軟釬焊
烙鐵軟釬焊(INS)是一種利用烙鐵進行加熱的軟釬焊方法。烙鐵有一個被稱為加熱頭的部件,用于加熱并將熱量傳遞給軟釬料,該加熱頭是用銅制成的。可用不同的方法加熱烙鐵的加熱頭,例如,電焊鐵利用內(nèi)部的電阻線圈加熱;還有火焰加熱和爐內(nèi)加熱等。工業(yè)中還使用軟釬焊焊槍,這種焊槍采用電阻熱,其加熱頭是一個高電阻元件。軟釬焊焊槍廣泛用于電子部件組裝。烙鐵軟釬焊一般采用手工操作方式。
6、電阻軟釬焊
電阻軟釬焊(RS)使用電流流過焊件時產(chǎn)生的電阻熱進行焊接。這種方法與電阻釬焊稍有不同,通常需要利用手持工具進行焊接,需要將低電壓的大電流引入到焊件上。電氣設(shè)備制造業(yè)常用這種方法。下圖示出了利用電阻軟釬焊將耳狀接頭連接到焊接電纜上的一個應(yīng)用實例。軟釬料通常利用手工方式加入。這種方法還用于釬焊工業(yè)銅質(zhì)管件。
7、火焰軟釬焊
火焰軟釬焊(TS)與火焰釬焊類似,不同的是所用的釬焊溫度較低,而且利用空氣而非氧氣作助燃氣體。使用一個小型丙烷氣瓶,將一個焊炬頭安裝到該氣瓶上后,氣瓶變成手柄。軟釬料用手工操作方式加入。火焰軟釬焊廣泛用于管子安裝行業(yè),用來將管子和銅管件釬焊起來。
8、波峰軟釬焊
波峰釬焊是一種自動化軟釬焊方法,主要用來在印刷電路板上安裝電子元件。通過使電路板焊接面滑過熔融釬料波峰進行焊接。首先將電子元件引線插入電路板小孑L并固定到印刷電路板背面的印刷線路上。然后,印刷電路板放置在盛放熔融軟釬料的槽上,并使印刷電路板與軟釬料的波峰接觸,從而將它和電子元件的引線釬接起來。這是一種全自動方法,而且可得到高質(zhì)量的焊縫。這種方法廣泛用于電子業(yè)中。