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怎样做到激光焊接品质的一致性


怎样做到激光焊接品质的一致性

激光焊接是一种将材料通过激光产生的高温熔化进行永久连接,并成为具有设定功能结构的加工技术。近年来,几乎所有的电子产品,如电脑、电视机、手机、数码相机以及许多电子元器件等,在生产制造中都不同程度地应用了激光焊接技术。 激光焊接已经渗透到了制造业的各个领域,直接影响到产品的质量、可靠性和寿命以及生产的成本、效率和市场反应速度。在大批量激光焊接生产过程当中,如何保证产品激光焊接品质的一致性,就是生产管理过程中一个十分重要的课题。

一般来讲,影响激光焊接效果的因素可以概括为以下三个选择:
①焊接材料的选择
②激光焊接机的选择

③加工工作台的选择。

一、焊接材料的选择:
激光焊接效果与被加工材料的光学特性、物理特性和机械特性有关。光学特性:包括材料的反射率、吸收率、透过率等;物理特性:包括热传导率、热扩散率、密度、比热、热容量、熔融液粘滞性、汽化温度等;机械特性:机械加工精度、应力强度、材料可焊性、工件清洁度等。
     首先在确定加工材料、尤其是两种以上不同的材料进行焊接加工时,要参考相关文献,确定材料能否被可靠的焊接(表一列出了不同材料的YAG激光焊接特性,可作为参考),另外,不同材料对不同激光波长的反射率也不相同,反射率越高,激光焊接越困难。
不同材料的焊接特性 
     另外,不同材料的物理特性和机械特性也会对焊接效果产生至关重要的影响。一般来说,在点焊时,热传导率越大,焊接效果越好;相反,在缝焊时,热传导率越小,焊接效果越好。需要用户根据不同的应用要求进行合理的选择。
     有时,即便是同一种材料如铝,由于铝的纯度及所掺杂元素的不同,因此有时其材料型号不同,所造成的焊接效果也不同,甚至相同型号的材料,来料批次不同,焊接效果也不尽相同;这时,需要用户根据不同的情况,适当调节激光焊接机的功率波形来改善。

二、激光焊接机的选择

     在选择焊接机时,一般需要考虑以下因素:
1、光学特性:光斑大小(激光棒直径、光纤直径和类型、出射头参数)、焦面高度、景深、光斑位置、光斑入射角度;
2、控制特性:反馈控制方式、功率波形的选择。
     焊接机的光学特性在打样时就可以确定,用户在最初试制产品时就可以直观的确定焊接效果,因此这里不再赘述,而是重点介绍影响激光焊接一致性的激光控制特性。
     目前在市场上销售的激光焊接机从控制特性上主要分为两大类:电流负反馈和激光功率负反馈。
     电流负反馈是控制激光泵浦氙灯电流使其每次保持氙灯电流恒定的一种控制方式。但是,激光输出功率与泵浦氙灯的电流并不是成线性正比关系,而且随着泵浦氙灯使用时间的延长,电光转换效率显著降低,就会使输出激光能量减小,从而影响焊接效果的一致性。
     激光功率负反馈是在激光腔的输出端加一个光电检测器,将检测到的激光功率与所需的激光功率进行比较,进而控制氙灯泵浦电流大小的一种控制方式。
     激光功率负反馈分为实时负反馈和非实时负反馈两种。实时负反馈就是在一个激光功率脉冲内将检测到的激光功率与所需的激光功率进行比较,进而控制氙灯泵浦电流大小的一种控制方式。非实时负反馈是将前一个脉冲检测到的激光功率波形与设定波形进行比较,然后确定下一个脉冲激光泵浦氙灯电流大小的控制方式。功率负反馈激光焊接机的组成框
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