激光焊接技術是使用偏光鏡反射激光束,使其集中在聚焦裝置中產生巨大的能量。假如焦點靠近工件,工件就會在幾毫秒內融化和蒸發,從而達到焊接效果的技術。高功率YAG和高功率二氧化碳激光器的出現,開辟了激光焊接的新領域。激光焊接的關鍵是大功率激光器,主要有兩大類,一類是固體激光器,又稱Nd:YAG激光器。Nd(釹)是一種稀土族元素,YAG代表釔釹柘榴石,晶體結構與紅寶石相似。
Nd:YAG激光器波長為1.06μm,主要優點是產生的光束可以通過光纖傳送,因此可以減省復雜的光束傳送結構。適用于柔性制造系統或遠程加工,通常用于焊接精度要求比較高的工件。汽車產業常用輸出功率為3-4千瓦的Nd:YAG激光器。另一類是氣體激光器,又稱二氧化碳激光器,分子氣體作工作介質,產生波長為10.6μm的紅外激光,可以連續工作并產生很高的功率,標準激光功率在2-5千瓦之間。激光焊接在制造行業、粉末冶金領域、汽車工業、電子工業以及其他領域都有廣泛的應用。
與其他傳統焊接技術相比,激光焊接的主要優點是:
1、速度快、深度大、變形小。
2、能在室溫或特殊條件下進行焊接,焊接設備裝置簡單。例如,激光通過電磁場,光束不會偏移;激光在真空、空氣及某種氣體環境中均能焊接,并能通過玻璃或對光束透明的材料進行焊接。
3、可焊接難熔材料如鈦、石英等,并能對異性材料施焊,效果良好。
4、激光聚焦后,功率密度高,在高功率器件焊接時,深寬比可達5:1,最高可達10:1.
5、可進行微型焊接。激光束經聚焦后可獲得很小的光斑,且能精確定位,可應用于大批量自動化生產的微、小型工件的組焊中。
6、可焊接難以接近的部位,施行非接觸遠間隔焊接,具有很大的靈活性。尤其是YAG激光加工技術中采用了光纖傳輸技術,使激光焊接技術獲得了更為廣泛的推廣和應用。
7、激光束易實現光束按時間與空間分光,能進行多光束同時加工及多工位加工,為更精密的焊接提供了條件。