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激光焊接機(jī)在紫銅、黃銅等銅材料中的焊接技術(shù)
時(shí)間：2021-10-14 15:09 閱讀：3402 次
近年來，隨著風(fēng)電、水電、太陽能及核電等綠色可持續(xù)發(fā)展能源產(chǎn)業(yè)的高速發(fā)展，市場對紫銅需求量逐年遞增。在市場需求推動(dòng)下，紫銅高效、優(yōu)質(zhì)焊接技術(shù)研究越來越受到國內(nèi)外同行的關(guān)注，尤其是電子、通信領(lǐng)域的超薄、超細(xì)紫銅零部件的激光精密焊接以及電力、化工、機(jī)車等領(lǐng)域的大厚度大尺寸紫銅工件的不預(yù)熱白動(dòng)化高效焊接這兩個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域。下面介紹激光焊接機(jī)在紫銅、黃銅等銅材料中的焊接技術(shù)。
激光焊接機(jī)具有能量密度大、熔化金屬量少、熱影響區(qū)窄，以及焊接質(zhì)量高和生產(chǎn)效率高等優(yōu)點(diǎn)，應(yīng)用于紫銅焊接可以有效提高生產(chǎn)效率，逐漸被越來越多的行業(yè)選擇。但由于高反材料對光纖激光的吸收率較低，所以加工難度也較大，這對激光光源也有著更多的要求。
銅的粘度很低——比鋼或鋁低得多——并且容易產(chǎn)生波動(dòng)和移動(dòng) 與其他材料(如鋼)相比，銅也會快速凝固，導(dǎo)致焊縫形狀不規(guī)則和焊縫間隙填充不良。 對于銅來說，激光本身會在熔池中產(chǎn)生波和電流，從而導(dǎo)致整個(gè)湍流。開發(fā)了一個(gè)橢圓形熔池的銅焊縫，以減少凝固前熔池后部的湍流。 這很難實(shí)現(xiàn)，需要精確控制熱量和進(jìn)料速度。
與基材相比，銅焊縫通常較軟，因?yàn)殂~是非同素異形體，且不會發(fā)生相變 熔融銅具有粗糙的微觀結(jié)構(gòu)，可能容易開裂。 銅中的氧含量加劇了這個(gè)問題 氧化銅可以與氫氣反應(yīng)生成蒸汽，從而導(dǎo)致晶間開裂。 使用無氧銅(OFC)或無氧高導(dǎo)熱銅(OFHC)可以減少開裂。 小心使用覆蓋氣體和控制焊接環(huán)境也有助于減少裂紋和提高焊接質(zhì)量。
室溫下紫銅對紅外激光的吸收率約為5%，加熱到熔點(diǎn)附近后吸收率能夠達(dá)到20%左右，因此，要實(shí)現(xiàn)紫銅的激光深熔焊接需要很高的激光功率密度。紫銅對激光吸收率低還使激光焊接過程對紫銅工件表面的粗糙度、氧化物等非常敏感，導(dǎo)致紫銅的激光焊接過程穩(wěn)定性和工藝可重復(fù)性很差.因此，為了將激光應(yīng)用于紫銅焊接，國內(nèi)外研究者往往使用盡可能大功率的激光器或者設(shè)法提高紫銅焊接過程中激光能量的耦合效率。
上面就是激光焊接機(jī)在紫銅、黃銅等銅材料中的焊接技術(shù)，隨著激光器技術(shù)的快速發(fā)展，多模激光器在工業(yè)上的使用日趨廣泛。如何克服多模激光器應(yīng)用于焊接紫銅的技術(shù)瓶頸，開發(fā)基于多模激光器的優(yōu)質(zhì)、高效的紫銅焊接技術(shù)將會是今后紫銅激光焊接技術(shù)研究的發(fā)展趨勢。
激光焊接機(jī)具有能量密度大、熔化金屬量少、熱影響區(qū)窄，以及焊接質(zhì)量高和生產(chǎn)效率高等優(yōu)點(diǎn)，應(yīng)用于紫銅焊接可以有效提高生產(chǎn)效率，逐漸被越來越多的行業(yè)選擇。但由于高反材料對光纖激光的吸收率較低，所以加工難度也較大，這對激光光源也有著更多的要求。
銅的粘度很低——比鋼或鋁低得多——并且容易產(chǎn)生波動(dòng)和移動(dòng) 與其他材料(如鋼)相比，銅也會快速凝固，導(dǎo)致焊縫形狀不規(guī)則和焊縫間隙填充不良。 對于銅來說，激光本身會在熔池中產(chǎn)生波和電流，從而導(dǎo)致整個(gè)湍流。開發(fā)了一個(gè)橢圓形熔池的銅焊縫，以減少凝固前熔池后部的湍流。 這很難實(shí)現(xiàn)，需要精確控制熱量和進(jìn)料速度。
與基材相比，銅焊縫通常較軟，因?yàn)殂~是非同素異形體，且不會發(fā)生相變 熔融銅具有粗糙的微觀結(jié)構(gòu)，可能容易開裂。 銅中的氧含量加劇了這個(gè)問題 氧化銅可以與氫氣反應(yīng)生成蒸汽，從而導(dǎo)致晶間開裂。 使用無氧銅(OFC)或無氧高導(dǎo)熱銅(OFHC)可以減少開裂。 小心使用覆蓋氣體和控制焊接環(huán)境也有助于減少裂紋和提高焊接質(zhì)量。
室溫下紫銅對紅外激光的吸收率約為5%，加熱到熔點(diǎn)附近后吸收率能夠達(dá)到20%左右，因此，要實(shí)現(xiàn)紫銅的激光深熔焊接需要很高的激光功率密度。紫銅對激光吸收率低還使激光焊接過程對紫銅工件表面的粗糙度、氧化物等非常敏感，導(dǎo)致紫銅的激光焊接過程穩(wěn)定性和工藝可重復(fù)性很差.因此，為了將激光應(yīng)用于紫銅焊接，國內(nèi)外研究者往往使用盡可能大功率的激光器或者設(shè)法提高紫銅焊接過程中激光能量的耦合效率。
上面就是激光焊接機(jī)在紫銅、黃銅等銅材料中的焊接技術(shù)，隨著激光器技術(shù)的快速發(fā)展，多模激光器在工業(yè)上的使用日趨廣泛。如何克服多模激光器應(yīng)用于焊接紫銅的技術(shù)瓶頸，開發(fā)基于多模激光器的優(yōu)質(zhì)、高效的紫銅焊接技術(shù)將會是今后紫銅激光焊接技術(shù)研究的發(fā)展趨勢。
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