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激光钎焊时的钎料可以采用预置方式,也可以采用送丝方式。钎焊加热温度较低,对激光功率木渎的要求较低,因此一般采用散焦的方式进行加热。这样既可以降低功率密度,也可以根据钎缝尺寸调节光斑大小和形状。激光钎焊接头通常采用卷边对接和搭接两种方式。卷边对接情况下,钎料从激光前端送入有利于钎焊过程稳定;搭接情况下,钎料从侧下方水平送入有利于钎焊过程稳定。
激光钎焊可以采用单光束,也可以采用双光束。双光束既可以通过两个独立的激光器获得,也可以通过激光分光镜分光获得。双光束钎焊可以更加灵活方便的控制辐照时间和位置,更好的控制钎焊过程。
双光束激光搭接情况下,一激光束加热融化焊丝,另一激光束加热填充间隙使母材温度升高,促进钎料的润湿铺展,提高接头强度。对接情况下,两书激光重叠照射加热,除了能使加热钎料的效果得到改善,接头附近区域也同时被加热升温,从而促进了钎料的润湿皮展和均匀分布。
激光钎焊的主要工艺参数有以下几点:
1、激光功率。CO2激光器和YAG激光器都可以用于激光钎焊,钎焊时他们各自的特点与激光熔化焊相同。
2、光斑直径。激光钎焊通常采用散焦光斑,光斑大小取决于钎缝宽度。
3、钎焊速度。根据实际钎焊的要求确定,取决于激光功率,激光功率越大,钎焊速度越快。
4、送丝速度。送丝速度大小主要考虑钎缝填充和良好成形,送丝速度与钎焊速度应匹配,提高钎焊速度的同时应提高送丝速度。 2100433B
激光钎焊的主要特点是利用激光的高能量密度实现局部或微小区域快速加热完成钎焊过程。激光钎焊的关键在于合理的控制激光功率分配。激光束汇聚在钎料上,钎料温度过高导致融化过快,而母材温度不足使钎料不能很好润湿母材,影响填充效果,钎缝成形变差。激光束汇聚在母材上,钎料温度有可能过低,导致钎料流动性或活跃性降低,母材可能过热融化,导致钎料直接进入熔池形成熔化焊,形成的脆性相也影响钎缝性能。
钎料液相线温度低于450℃的称为软钎焊。主要用于印刷电路板电子元器件的连接。采用激光辐射加热集成电路引线,通过钎剂或预置钎料向基板传递热量。当温度达到钎焊温度时,钎剂和钎料融化,基板和引线润湿形成连接。激光软钎焊集成电路多采用YAG激光器。
钎料液相线温度高于450℃的称为硬钎焊,主要用于结构钢和镀锌钢板的连接等。激光硬钎焊在有色金属的连接上也有优势。大多数有色金属对激光的反射率较高,材料的热导率较高,激光熔化焊需要较高的功率。激光硬钎焊银、铜、镍、金、铝等有色金属有良好的效果,钎缝组织细小,接头性能良好。
无钎剂钎焊简单易行,成本降低,应用范围较广,中小型企业都用这种方式。有钎剂钎焊成本高,但产品质量提高,使用于资金雄厚的大企业,相比较而言,还是有钎剂钎焊用得较多。。。
看你的接头是什么材质了,在一个你要焊接的毛细管是紫铜的么,如果是的话,用气焊,用高银焊条焊接,焊条最好在16%银以上为好,如果你接头的材质不是紫铜的那就要用35%以上了
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PECT激光钎焊技术的研究
针对复合结构压电陶瓷变压器 (PECT)叠片式发电元件的侧电极引出问题,对钎焊工艺进行了研究分析,并建立了激光钎焊系统。实践证明,激光钎焊技术应用于 PECT侧电极引出,连接可靠,全连通率高,热影响小;所建立的钎焊系统应用于生产,运行精确可靠,符合激光钎焊要求。
双光束激光钎焊工艺
以CO2激光为热源,镀锌钢板为母材,CuSi3焊丝为钎料,进行了双光束激光自动填丝钎焊工艺试验。通过对比单、双光束钎焊特点及改变双光束钎焊工艺参数,分析了双光束激光功率、离焦方式、双束激光能量配比、焦点间距等对接头质量的影响。结果表明,双光束钎焊对激光功率的变化具有更大的适应性;当采用负离焦并行双光束、2 mm焦点距离的串行双光束且前束激光功率大于后束激光时,可以获得更好的钎缝质量,钎焊过程更具灵活性、适应性。在此基础上,借助金相显微镜、SEM和EDX能谱分析,对接头组织及界面元素分布规律进行了分析。结果表明,双光束钎缝附近母材晶粒更细小,粗晶区更窄;在界面处有Fe-Si金属间化合物生成。
激光系统的组成
激光钎焊原理
利用激光光束作为热源,聚焦后的光束照射在填充的焊丝表面,焊丝在光束能量持续加热下熔化形成高温液态金属,液态金属浸润到被焊零件连接处,在适当的外部条件下,使之与工件间形成良好的冶金结合。需要注意的是:工件间的连接是通过钎料熔融金属实现的,母材本身不能被激光严重熔蚀损伤。
激光填丝钎焊系统示意图
激光钎焊的优点
l 局部加热,零件不易产生热损伤,热影响区小,可在不伤及母材的情况下施焊。
l 负离焦加热,熔化带宽,无飞溅,填充剂熔化后自然浸润,焊缝外观质量良好,可用于外观区域的钢板拼焊。
l 激光束易于实现分光,可用半透镜、反射镜、棱镜、扫描镜等光学元件进行时间与空间分割,能实现多点同时对称焊。
l 光束容易传输和控制,不需要经常更换焊炬、喷嘴,显著减少停机辅助时间,有荷系数和生产效率较高。
l 容易实现自动化,能有效控制光束强度和精细定位。
激光钎焊的缺点
l 要求焊件装配精度高,且要求光束在工件上的位置不能有显著偏移。这是因为激光聚焦后光斑尺寸小,焊缝窄,动态填充金属钎料。若工件装配精度或光束定位精度达不到要求,很容易造成焊接缺陷。
l 激光器及其相关系统的成本较高,一次性投资相对较大。
l 激光焊接技术复杂,技术难度大,涉及光学、焊接学、自动化系统工程,技术难度大,焊接系统调试复杂。
l 激光危险,防护等级高。系统设备需要专业维护,核心设备故障停机或损坏后,修复难度大(如激光头、光源),且激光焊接系统占地面积较大。
激光钎焊的参数
激光钎焊参数图
①离焦量。
激光焊接通常需要一定的离焦量来实施焊接,因为激光焦点处光斑中心的功率密度过高,容易蒸发成孔。离开激光焦点的各平面上,功率密度分布相对均匀。
在实际应用中,当要求熔深较大时,采用负离焦;焊接薄材料或钎焊时,宜采用正离焦。对焊缝的起点和终点,为获得更好的焊接外观,可以在起点设置功率渐升,首尾时功率渐降;工业生产中也采用出光或收光延时来改善外观质量。
②功率密度
功率密度是激光焊接中最关键的参数之一,它表示光斑内单位面积内光能的分布,如图 4 所示。采用较高功率密度,在微秒级时间内,表层即可加热至沸点,产生大量汽化。采用较低功率密度,表层温度达到沸点需要经历数毫秒,在表层汽化前,底层达到熔点,易形成良好的熔融焊接。
③材料的焊接冶金属性及光学属性
熔点、沸点、镀锌层是确认激光钎焊各种参数的基础;材料光吸收率则代表了填充剂和母材有效吸收光能的能力。
④送丝速度在一定的光功率强度下,只有调试出适当的送丝速度才可以保证焊丝的单位时间熔化量,形成完美的焊缝,送丝太快或太慢都会导致焊接缺陷。
⑤加工速度
即焊接速度、生产节拍,一般与工业化设计能力相关。
⑥加热电流
一般根据填充焊丝是否需要加热电流,可以把激光钎焊分为冷丝焊和热丝焊。在焊丝与部件的过渡处会产生一个接触电阻,通以电流,可起到加热焊丝和局部母材的作用,改善金属的光能吸收效率。
⑦外部因素
(1)保护气体。(2)在实际激光焊接中,为了避免和减少影响焦点位置稳定性的因素,需要专门的夹紧技术和设备,这种设备的精确程度与激光焊接的质量高低是相辅相成的。
激光钎焊的介绍-缺陷篇
焊偏
焊缝偏移到某一母材上,这是由于焊接时的机器人行走轨迹于夹紧零件的待焊
位置不一致。
解决措施:可以通过调整机器人轨迹和复核零件装配状态来解决。
焊缝堆积
表现为焊缝的填充材料明显太多,其原因是焊接时送丝速度过快,熔化后的钎料来不及很好地自由扩散。
解决措施:提高焊接行走速度,或降低送丝速度以及减小焊接用光源功率。
焊缝凹陷
这是由焊接光斑中心位置不良所致。由于光斑中心靠近下层板材且偏离焊缝中心位置,造成部分母材熔化,同时钎料也过多地向熔化钢板侧过渡。
解决措施:可以通过调整机器人轨迹和复核零件装配状态来解决。
缩孔或气孔
通常钢板表面有油污、镀锌层等,焊接时易形成锌蒸汽、燃烧气体,在焊缝中形成缩孔和表面气孔(正常情况下,锌蒸汽和少量的杂质一般都会溢出)。
解决措施:需清洁零件表面,从而获得良好的焊缝质量。
焊缝不均匀
正常的焊接规范出现紊乱,一般伴随有设备问题,如送丝不畅、光输出功率不稳定等。
解决措施:检查设备。
1、浸沾软钎焊
浸沾软钎焊(DS)是一种利用熔融软钎料的金属浴进行加热的软钎焊方法。软钎料可利用任何热源来保持熔融状态。软钎料浸沾设备通常是自动化的,而且通过编程来控制预清理、钎剂加入、预热和浸沾过程。
2、炉中软钎焊
炉中软钎焊(FS)是一种将待焊工件放在炉内进行加热的软钎焊方法。炉中软钎焊时,必须将焊件装配好并固定在适当位置。必须将软钎料预先装入到接缝中。可利用任何合适的燃料或能源加热炉膛。
3、感应软钎焊
感应软钎焊(IS)是一种利用工件中感应电流产生的电阻热进行加热的软钎焊方法,它与感应钎焊类似。
4、红外软钎焊
红外软钎焊(IFS)是一种利用红外线辐射热量进行加热的软钎焊方法,它与红外钎焊类似。
5、烙铁软钎焊
烙铁软钎焊(INS)是一种利用烙铁进行加热的软钎焊方法。烙铁有一个被称为加热头的部件,用于加热并将热量传递给软钎料,该加热头是用铜制成的。可用不同的方法加热烙铁的加热头,例如,电焊铁利用内部的电阻线圈加热;还有火焰加热和炉内加热等。工业中还使用软钎焊焊枪,这种焊枪采用电阻热,其加热头是一个高电阻元件。软钎焊焊枪广泛用于电子部件组装。烙铁软钎焊一般采用手工操作方式。
6、电阻软钎焊
电阻软钎焊(RS)使用电流流过焊件时产生的电阻热进行焊接。这种方法与电阻钎焊稍有不同,通常需要利用手持工具进行焊接,需要将低电压的大电流引入到焊件上。电气设备制造业常用这种方法。下图示出了利用电阻软钎焊将耳状接头连接到焊接电缆上的一个应用实例。软钎料通常利用手工方式加入。这种方法还用于钎焊工业铜质管件。
7、火焰软钎焊
火焰软钎焊(TS)与火焰钎焊类似,不同的是所用的钎焊温度较低,而且利用空气而非氧气作助燃气体。使用一个小型丙烷气瓶,将一个焊炬头安装到该气瓶上后,气瓶变成手柄。软钎料用手工操作方式加入。火焰软钎焊广泛用于管子安装行业,用来将管子和铜管件钎焊起来。
8、波峰软钎焊
波峰钎焊是一种自动化软钎焊方法,主要用来在印刷电路板上安装电子元件。通过使电路板焊接面滑过熔融钎料波峰进行焊接。首先将电子元件引线插入电路板小孑L并固定到印刷电路板背面的印刷线路上。然后,印刷电路板放置在盛放熔融软钎料的槽上,并使印刷电路板与软钎料的波峰接触,从而将它和电子元件的引线钎接起来。这是一种全自动方法,而且可得到高质量的焊缝。这种方法广泛用于电子业中。