激光焊接技术是使用偏光镜反射激光束,使其集中在聚焦装置中产生巨大的能量。假如焦点靠近工件,工件就会在几毫秒内融化和蒸发,从而达到焊接效果的技术。高功率YAG和高功率二氧化碳激光器的出现,开辟了激光焊接的新领域。激光焊接的关键是大功率激光器,主要有两大类,一类是固体激光器,又称Nd:YAG激光器。Nd(钕)是一种稀土族元素,YAG代表钇钕柘榴石,晶体结构与红宝石相似。
Nd:YAG激光器波长为1.06μm,主要优点是产生的光束可以通过光纤传送,因此可以减省复杂的光束传送结构。适用于柔性制造系统或远程加工,通常用于焊接精度要求比较高的工件。汽车产业常用输出功率为3-4千瓦的Nd:YAG激光器。另一类是气体激光器,又称二氧化碳激光器,分子气体作工作介质,产生波长为10.6μm的红外激光,可以连续工作并产生很高的功率,标准激光功率在2-5千瓦之间。激光焊接在制造行业、粉末冶金领域、汽车工业、电子工业以及其他领域都有广泛的应用。
与其他传统焊接技术相比,激光焊接的主要优点是:
1、速度快、深度大、变形小。
2、能在室温或特殊条件下进行焊接,焊接设备装置简单。例如,激光通过电磁场,光束不会偏移;激光在真空、空气及某种气体环境中均能焊接,并能通过玻璃或对光束透明的材料进行焊接。
3、可焊接难熔材料如钛、石英等,并能对异性材料施焊,效果良好。
4、激光聚焦后,功率密度高,在高功率器件焊接时,深宽比可达5:1,最高可达10:1.
5、可进行微型焊接。激光束经聚焦后可获得很小的光斑,且能精确定位,可应用于大批量自动化生产的微、小型工件的组焊中。
6、可焊接难以接近的部位,施行非接触远间隔焊接,具有很大的灵活性。尤其是YAG激光加工技术中采用了光纤传输技术,使激光焊接技术获得了更为广泛的推广和应用。
7、激光束易实现光束按时间与空间分光,能进行多光束同时加工及多工位加工,为更精密的焊接提供了条件。