激光焊接是利用高能量密度的激光束作為熱源的一種精密焊接方法。激光焊接是激光材料加工技術應用的重要方面之一。20世紀70年代主要用于焊接薄壁材料和低速焊接,焊接過程屬熱傳導型,即激光輻射加熱工件表面,表面熱量通過熱傳導向內部擴散,通過控制激光脈沖的寬度、能量、峰值功率和重復頻率等參數,使工件熔化,形成特定的熔池。由于其獨特的優點,已成功應用于微、小型零件的精密焊接中。中國的激光焊接處于世界先進水平,具備了使用激光成形超過12平方米的復雜鈦合金構件的技術和能力,并投入多個國產航空科研項目的原型和產品制造中。但做為新型汽車的動力核心部件,鋰離子動力電池的焊接部位多、難度大、精度要求也更高,傳統的焊接工藝已經完全無法適應于鋰離子動力電池加工,而金屬激光焊接機憑借著加工又高質量的優點被各大廠商相繼購買使用。 2013年10月,中國焊接獲得了焊接領域學術獎--布魯克獎,中國激光焊接水平得到了世界的肯定。
激光焊接可以采用連續或脈沖激光束加以實現,激光焊接的原理可分為熱傳導型焊接和激光深熔焊接。功率密度小于104~105 W/cm2為熱傳導焊,此時熔深淺、焊接速度慢;運用于鋰離子動力電池焊接可大大提高電池的安全性、可靠性,延長使用壽命。功率密度大于105~107 W/cm2時,金屬表面受熱作用下凹成“孔穴”,形成深熔焊,具有焊接速度快、深寬比大的特點。
其中熱傳導型激光焊接原理為:激光輻射加熱待加工表面,表面熱量通過熱傳導向內部擴散,通過控制激光脈沖的寬度、能量、峰功率和重復頻率等激光參數,使工件熔化,形成特定的熔池。
用于齒輪焊接和冶金薄板焊接用的激光焊接機主要涉及激光深熔焊接。
屬于熔融焊接,以激光束為能源,沖擊在焊件接頭上。激光束可由平面光學元件(如鏡子)導引,隨后再以反射聚焦元件或鏡片將光束投射在焊縫上。激光焊接屬非接觸式焊接,作業過程不需加壓,但需使用惰性氣體以防熔池氧化,填料金屬偶有使用。激光焊接設備和產品(17張)激光焊可以與MIG焊組成激光MIG復合焊,實現大熔深焊接,同時熱輸入量比MIG焊大為減小。大功率的CO2激光通過小孔效應來解決高反射率的問題,當光斑照射的材料表面熔化時形成小孔,這個充滿蒸氣的小孔猶如一個黑體,幾乎全部吸收入射光線的能量,孔腔內平衡溫度達25000e左右,在幾微秒的時間內,反射率迅速下降。