激光焊接在各領(lǐng)域的應用
1、制造業(yè)應用
激光拼焊(TailoredBlandLaserWelding)技術(shù)在國外轎車(chē)制造中得到廣泛的應用,據統計,2000年全球范圍內剪裁坯板激光拼焊生產(chǎn)線(xiàn)超過(guò)100條,年產(chǎn)轎車(chē)構件拼焊坯板7000萬(wàn)件,并繼續以較高速度增長(cháng)。國內生產(chǎn)的引進(jìn)車(chē)型Passat,Buick,Audi等也采用了一些剪裁坯板結構。日本以CO2激光焊代替了閃光對焊進(jìn)行制鋼業(yè)軋鋼卷材的連接,在超薄板焊接的研究,如板厚100微米以下的箔片,無(wú)法熔焊,但通過(guò)有特殊輸出功率波形的YAG激光焊得以成功,顯示了激光焊的廣闊前途。日本還在世界上首次成功開(kāi)發(fā)了將YAG激光焊用于核反應堆中蒸氣發(fā)生器細管的維修等,在國內蘇寶蓉等還進(jìn)行了齒輪的激光焊接技術(shù)。
2、粉末冶金領(lǐng)域
隨著(zhù)科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展,許多工業(yè)技術(shù)上對材料特殊要求,應用冶鑄方法制造的材料已不能滿(mǎn)足需要。由于粉末冶金材料具有特殊的性能和制造優(yōu)點(diǎn),在某些領(lǐng)域如汽車(chē)、飛機、工具刃具制造業(yè)中正在取代傳統的冶鑄材料,隨著(zhù)粉末冶金材料的日益發(fā)展,它與其它零件的連接問(wèn)題顯得日益突出,使粉末冶金材料的應用受到限制。在八十年代初期,激光焊以其獨特的優(yōu)點(diǎn)進(jìn)入粉末冶金材料加工領(lǐng)域,為粉末冶金材料的應用開(kāi)辟了新的前景,如采用粉末冶金材料連接中常用的釬焊的方法焊接金剛石,由于結合強度低,熱影響區寬特別是不能適應高溫及強度要求高而引起釬料熔化脫落,采用激光焊接可以提高焊接強度以及耐高溫性能。
3、汽車(chē)工業(yè)
20世紀80年代后期,千瓦級激光成功應用于工業(yè)生產(chǎn),而今激光焊接生產(chǎn)線(xiàn)已大規模出現在汽車(chē)制造業(yè),成為汽車(chē)制造業(yè)突出的成就之一。德國奧迪、奔馳、大眾、瑞典的沃爾沃等歐洲的汽車(chē)制造廠(chǎng)早在20世紀80年代就率先采用激光焊接車(chē)頂、車(chē)身、側框等鈑金焊接,90年代美國通用、福特和克萊斯勒公司竟相將激光焊接引入汽車(chē)制造,盡管起步較晚,但發(fā)展很快。意大利菲亞特在大多數鋼板組件的焊接裝配中采用了激光焊接,日本的日產(chǎn)、本田和豐田汽車(chē)公司在制造車(chē)身覆蓋件中都使用了激光焊接和切割工藝,高強鋼激光焊接裝配件因其性能優(yōu)良在汽車(chē)車(chē)身制造中使用得越來(lái)越多,根據美國金屬市場(chǎng)統計,至2002年底,激光焊接鋼結構的消耗將達到70000t比1998年增加3倍。根據汽車(chē)工業(yè)批量大、自動(dòng)化程度高的特點(diǎn),激光焊接設備向大功率、多路式方向發(fā)展。在工藝方面美國Sandia國家實(shí)驗室與PrattWitney聯(lián)合進(jìn)行在激光焊接過(guò)程中添加粉末金屬和金屬絲的研究,德國不萊梅應用光束技術(shù)研究所在使用激光焊接鋁合金車(chē)身骨架方面進(jìn)行了大量的研究,認為在焊縫中添加填充余屬有助于消除熱裂紋,提高焊接速度,解決公差問(wèn)題,開(kāi)發(fā)的生產(chǎn)線(xiàn)已在奔馳公司的工廠(chǎng)投入生產(chǎn)。
4、電子工業(yè)
激光焊接在電子工業(yè)中,特別是微電子工業(yè)中得到了廣泛的應用。由于激光焊接熱影響區小加熱集中迅速、熱應力低,因而正在集成電路和半導體器件殼體的封裝中,顯示出獨特的優(yōu)越性,在真空器件研制中,激光焊接也得到了應用,如鉬聚焦極與不銹鋼支持環(huán)、快熱陰極燈絲組件等。傳感器或溫控器中的彈性薄壁波紋片其厚度在0.05-0.1mm,采用傳統焊接方法難以解決,TIG焊容易焊穿,等離子穩定性差,影響因素多而采用激光焊接效果很好,得到廣泛的應用。
5、生物醫學(xué)
生物組織的激光焊接始于20世紀70年代,Klink等及jain[13]用激光焊接輸卵管和血管的成功焊接及顯示出來(lái)的優(yōu)越性,使更多研究者嘗試焊接各種生物組織,并推廣到其他組織的焊接。有關(guān)激光焊接神經(jīng)方面目前國內外的研究主要集中在激光波長(cháng)、劑量及其對功能恢復以及激光焊料的選擇等方面的研究,劉銅軍進(jìn)行了激光焊接小血管及皮膚等基礎研究的基礎上又對大白鼠膽總管進(jìn)行了焊接研究。激光焊接方法與傳統的縫合方法比較,激光焊接具有吻合速度快,愈合過(guò)程中沒(méi)有異物反應,保持焊接部位的機械性質(zhì),被修復組織按其原生物力學(xué)性狀生長(cháng)等優(yōu)點(diǎn)將在以后的生物醫學(xué)中得到更廣泛的應用。
6、其他領(lǐng)域
在其他行業(yè)中,激光焊接也逐漸增加特別是在特種材料焊接中國內進(jìn)行了許多研究,如對BT20鈦合金、HEl30合金、Li-ion電池等激光焊接,德國玻璃機械制造商GlamacoCoswig公司與IFW接合技術(shù)與材料實(shí)驗研究院合作開(kāi)發(fā)出了一種用于平板玻璃的激光焊接新技術(shù)。