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激光加工优势

2024-11-22Will 先进激光加工及过程监测

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       激光焊接可以简单总结为这样一个过程:首先是激光被材料吸收,材料吸收激光后产生物态变化,由于物态的不同,激光焊接分为热导焊和深熔焊两种模式。热导焊时材料只是熔化,焊接过程简单、平稳、熔深小;深熔焊发生了材料熔化、汽化和等离子化,并有小孔效应,过程十分复杂,但焊缝深宽比大,是工业应用的主要形式。

       基于制造业加工生产的关键指标考量,一个技术一般要有两个特点,才可能去做技术升级;首先是使用该技术能在产品质量上有一个较大的提升,这是硬指标;其次是能够大幅节省成本。

       激光焊接恰好能够满足以上两点:首先,在焊缝质量上,激光焊接因为热量集中,焊接速度快,冷却快,因此焊缝的内部组织致密、晶粒来不及长大,晶粒细小、位错阻碍晶粒间运动,提升组织性能,焊缝性能与母材接近,同时热输入范围小,工件变形小。

       其次激光焊接的技术特点,给激光加工带来相对传统弧焊更高的效率,更大的自由度,更加精密。以常见的激光焊接与TIG对比,效率大概提升5-10倍,所以出现在不锈钢直缝管行业近几年疯狂上激光焊接设备。更大的自由度主要指,激光加工距离工件表面远,复杂结构件空间干涉小,能够灵活加工各种曲面、角焊缝以及内焊缝,比如风机以往很难靠弧焊加工内部,激光焊则可以轻松用偏移做到。精密是指,在一些小的传感器、阀门、五金件本身尺寸很小、弧焊的热影响区太大无法针对这些细小工件进行精密加工,比如动力电池在极耳、密封钉、转接片等都采用激光焊接。激光焊的深宽比是传统弧焊的5-10倍以上,可以实现极大的熔深,在中厚板领域实现单面焊双面成形,解决弧焊无法焊透、熔深不够的缺陷。

       在降本增效上:薄板激光焊主要体现在效率上有成倍的提升,和变形量的减少体现在报废量的成本降低,中厚板则体现在免开坡口、免于焊后表面处理,相比传统弧焊少了两道工序,节省40%以上时间成本、30%以上加工成本。

       激光焊接适用性上可焊材质种类范围大,可接合各种异质材料;人工难以实现的角度可通过搭配机械手臂进行自动化焊接。不需使用电极,没有电极污染或受损的顾虑。且因不属于接触式焊接制程,机具的耗损及变形皆可降至最低;激光束易于聚焦、对准及受光学仪器所导引,可放置在离工件适当之距离,且可在工件周围的机具或障碍间再导引,其他焊接法则因受到上述的空间限制而无法发挥;

       目前主要应用领域:动力电池、汽车零部件、轨道交通、船舶舰艇、航天军工,依托于激光的工艺优势,加上激光设备国产化的提升,设备成本正在大幅降低,核心零部件之一的激光器,随着国产锐科激光、创鑫激光跻身激光器前三,国产激光器市场份额已超60%,2KW激光器已由17年的10-15W/套降到如今的2-3W/套,降幅超80% ,未来这一趋势还会向更高功率的激光器蔓延。

       目前主要应用于不锈钢、铝合金等材料,主要替代TIG、CMT工艺,未来还会向市场更广阔的的碳钢、高强钢等材料扩展,行业渗透率进一步上升,持续看好激光应用市场。
责任编辑:夏豪
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