激光焊接是采用高能量密度的激光為熱源照射在材料連接處,使得分離的材料吸收激光能量后迅速發生熔化乃至汽化并共同形成熔池,在隨后的冷卻過程一起凝固從而連接在一起。激光焊接用的高功率激光常見的有兩種:CO2激光和固體/光纖激光,前者的波長為10.6μm,或者的波長為1.06/1.07μm,都在紅外波段,肉眼是看不見的。

普通的焊接原理其實就是將金屬液化,然后冷卻后溶為一起。汽車的車身是由上下左右四塊鋼板焊接而成的,普通的焊接都是點焊,通過一個一個得焊點把鋼板連接到一起。


而激光焊接則是物理原理利用激光的高溫,將兩塊鋼板內的分子結構打亂,分子重新排列使得兩塊鋼板中的分子溶為一體。實際操作是采用偏光鏡反射激光產生的光束,使其集中在聚焦裝置產生巨大能量的光束。激光束在聚焦點上的直徑為0.2-0.6毫米范圍內,可得到超過106-108瓦/平方厘米的光強,焦點接近工件,工件表面達到熔化結合的物理變化。


所以激光焊接是把兩塊鋼板變成了一塊鋼板,因此相比普通焊接來說,擁有更高的強度。

激光焊接技術有哪些優點?

激光焊接主要有加熱范圍集中且精確可控、焊接變形小、焊接速度快等特點。激光焊接和常見的電弧焊對比,激光光斑直徑可以精確控制,通常照射在材料表面的光斑直徑在0.2-0.6mm的范圍內,且越靠近光斑中心的位置能量越高(能量從中心到邊緣呈指數衰減,即高斯分布),激光焊的焊縫寬度可以控制在2mm以下。而電弧焊的電弧寬度無法精確控制且遠遠大于激光光斑直徑,電弧焊的焊縫寬度也遠遠大于激光焊,通常在6mm以上。由于激光焊接的能量很集中,從而熔化的材料少,需要的總熱量小,因此焊接變形小,焊接速度快。

激光焊接與電阻點焊相比,強度如何?激光焊接的接頭是一條細長的連續的直線,而電阻點焊的接頭則是一排略微下凹的離散的圓點。如果說激光焊的接頭像拉鏈一樣把衣服的兩襟連在一起,那電阻點焊的接頭就像是扣衣服的扣子。激光焊的焊縫金屬是經過快速凝固獲得的,其晶粒(金屬的基本組成單元,可以理解為金屬的細胞)更加細小,有利于提高焊縫金屬的強度,因此激光焊焊縫金屬的強度要比電阻點焊焊縫金屬的強度高一點。同時不要忘了,電阻點焊的接頭是一串離散的點,剛才拿焊上的部分去和激光焊比都已經比不過了,而那些沒焊上的地方還要“拖后腿”,那平均下來電阻點焊就更加比不過激光焊了。因此,對于相同長度的焊接接頭而言,激光焊的強度要高于電阻點焊。

激光焊接頭

電阻點焊接頭

電阻點焊接頭的強度雖然比不過激光焊,但是還是要比金屬母材高的,整體焊接車體的最薄弱環節在于母材上的焊接熱影響區。也就是說金屬母材是最弱環節,因此一旦車身受到強烈的外力時,絕大多數情況下都是金屬母材發生破壞,而不是焊接接頭。正是由于金屬母材這塊短板的存在,使得激光焊接的車身和電阻點焊的車身對外表現出來的強度幾乎沒有區別。因此激光焊接車身在受到外力的影響時并不會比電阻點焊車身更安全。

責任編輯:江新星
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