⑴ 焊接的发展历史
19世纪末之前,唯一的焊接工艺是铁匠沿用了数百年的金属锻焊。最早的现代焊接技术出现在19世纪末,先是弧焊和氧燃气焊,稍后出现了电阻焊。
20世纪早期,第一次世界大战和第二次世界大战中对军用设备的需求量很大,与之相应的廉价可靠的金属连接工艺受到重视,进而促进了焊接技术的发展。战后,先后出现了几种现代焊接技术,包括目前最流行的手工电弧焊、以及诸如熔化极气体保护电弧焊、埋弧焊(潜弧焊)、药芯焊丝电弧焊和电渣焊这样的自动或半自动焊接技术。
20世纪下半叶,焊接技术的发展日新月异,激光焊接和电子束焊接被开发出来。今天,焊接机器人在工业生产中得到了广泛的应用。研究人员仍在深入研究焊接的本质,继续开发新的焊接方法,并进一步提高焊接质量。
金属连接的历史可以追溯到数千年前,早期的焊接技术见于青铜时代和铁器时代的欧洲和中东。数千年前的古巴比伦两河文明已开始使用软钎焊技术。前340年,在制造重达5.4吨的古印度德里铁柱时,人们就采用了焊接技术 。
中世纪的铁匠通过不断锻打红热状态的金属使其连接,该工艺被称为锻焊。维纳重·比林格塞奥于1540年出版的《火焰学》一书记述了锻焊技术。欧洲文艺复兴时期的工匠已经很好地掌握了锻焊,接下来的几个世纪中,锻焊技术不断改进。到19世纪时,焊接技术的发展突飞猛进,其风貌大为改观。1800年,汉弗里·戴维爵士发现了电弧;稍后随着俄国科学家尼库莱·斯拉夫耶诺夫与美国科学家C·L·哥芬(C. L. Coffin)发明的金属电极推动了电弧焊工艺的成型。电弧焊与后来开发的采用碳质电极的碳弧焊,在工业生产上得到广泛应用。1900年左右,A·P·斯特罗加诺夫在英国开发出可以提供更稳定电弧的金属包敷层碳电极;1919年,C·J·霍尔斯拉格(C. J. Holslag)首次将交流电用于焊接,但这一技术直到十年后才得到广泛应用。
电阻焊在19世纪的最后十年间被开发出来,第一份关于电阻焊的专利是伊莱休·汤姆森于1885年申请的,他在接下来的15年中不断地改进这一技术。铝热焊接和可燃气焊接发明于1893年。埃德蒙·戴维于1836年发现了乙炔,到1900年左右,由于一种新型气炬的出现,可燃气焊接开始得到广泛的应用。由于廉价和良好的移动性,可燃气焊接在一开始就成为最受欢迎的焊接技术之一。但是随着20世纪之中,工程师们对电极表面金属敷盖技术的持续改进(即助焊剂的发展),新型电极可以提供更加稳定的电弧,并能够有效地隔离基底金属与杂质,电弧焊因此能够逐渐取代可燃气焊接,成为使用最广泛的工业焊接技术。
第一次世界大战使得对焊接的需求激增,各国都在积极研究新型的焊接技术。英国主要采用弧焊,他们制造了第一艘全焊接船体的船舶弗拉戈号。大战期间,弧焊亦首次应用在飞机制造上,如许多德国飞机的机体就是通过这种方式制造的。 另外值得注意的是,世界上第一座全焊接公路桥于1929年在波兰沃夫其附近的Słudwia Maurzyce河上建成,该大桥是由华沙工业学院的斯特藩·布莱林(Stefan Bryła)于1927年设计的。
1920年代,焊接技术获得重大突破。1920年出现了自动焊接,通过自动送丝装置来保证电弧的连贯性。保护气体在这一时期得到了广泛的重视。因为在焊接过程中,处于高温状态下的金属会与大气中的氧气和氮气发生化学反应,因此产生的空泡和化合物将影响接头的强度。解决方法是,使用氢气、氩气、氦气来隔绝熔池和大气。接下来的10年中,焊接技术的进一步发展使得诸如铝和镁这样的活性金属也能焊接。1930年代至第二次世界大战期间,自动焊、交流电和活性剂的引入大大促进了弧焊的发展。
20世纪中叶,科学家及工程师们发明了多种新型焊接技术。 1930年发明的螺柱焊接(植钉焊),很快就在造船业和建筑业中广泛使用。同年发明的埋弧焊,直到今天还很流行。钨极气体保护电弧焊在经过几十年的发展后,终于在1941年得以最终完善。随后在1948年,熔化极气体保护电弧焊使得有色金属的快速焊接成为可能,但这一技术需要消耗大量昂贵的保护气体。采用消耗性焊条作为电极的手工电弧焊是在1950年代发展起来的,并迅速成为最流行的金属弧焊技术。 1957年,药芯焊丝电弧焊首次出现,它采用的自保护焊丝电极可用于自动化焊接,大大提高了焊接速度。同一年,等离子弧焊发明。电渣焊发明于1958年,气电焊则于1961年发明。
焊接技术在近年来的发展包括:1958年的电子束焊接能够加热面积很小的区域,使得深处和狭长形工件的焊接成为可能。其后激光焊接于1960年发明,在其后的几十年岁月中,它被证明是最有效的高速自动焊接技术。不过,电子束焊与激光焊两种技术由于其所需配备价格高昂,其应用范围受到限制。
⑵ 科普:微电子行业必不可少的激光锡焊
随着电子元器件的精、薄、短、小、差异化发展,传统的工艺已经越来越无法满足超细小化电子基板、多层化的点状零件焊接需求。激光锡焊以「非接触焊接、无静电、可实时质量控制」等技术优势逐渐成为弥补传统焊接工艺不足的新技术,并得到了行业的广泛应用。随着市场的要求更多,激光锡焊技术也为电子产业带来更多的发展空间。
激光锡焊原理是利用激光作为加热光源,传输光纤与激光焊接头相互配合,将激光聚焦于焊接区域,激光辐射能转换成热能,熔化锡材,完成焊接。
激光焊接按照锡料状态分为锡膏、锡丝以及锡球激光焊。相比传统波峰焊、回流焊、手工烙铁锡焊等锡焊工艺, 激 光 锡 焊 的 激 光 光 源 主 要 为 半 导 体 光 源(808-980nm)。由于半导体光源属近红外波段,具有良好热效应,其特有的光束均匀性与激光能量的持续性,对焊盘的均匀加热、快速升温效果显著,具有焊接效率高、焊接位置可精确控制、焊点一致性好等优势, 非常适合小微型电子元器件、结构复杂电路板及 PCB 板等微小复杂结构零件的精密焊接。
电子行业是国家战略性发展产业,时下,消费电子行业存量市场空间依然非常大;一方面,个人电脑、平板电脑、智能手机都已经开始进入红海的竞争格局,随之而来的将是各自产品在技术创新上的突破,从而带来新的技术应用和工艺变革。另外,随着技术进一步的创新,在消费电子领域也涌现出一批新产品。如智能手表、智能手环为代表的可穿戴设备、AR/VR、消费无人机等,这些新兴的消费电子产品发展迅猛。
锡联万物。当下,市场正朝着纵向数量的增长和横向应用领域的扩展,随之而来的是市场对电子元器件需求的增长, 锡焊是其生产工艺中必不可少的环节, 因此,包括上游产业链也相继寻找激光锡焊工艺解决方案。相信激光锡焊在目前及未来很长的时间将会有惊人的爆发式增长和较为庞大的市场体量。
1.激光锡膏焊
激光锡膏焊是以激光为热源加热锡膏融化的激光焊接技术。通过将锡膏涂覆在焊盘上,采用激光加热将锡膏熔化然后凝固形成焊点,操作比较简单。但由于锡膏是由小颗粒锡珠组合成,在激光光斑作用的边缘由于热量较低导致部分锡珠没有完全熔化而形成残留,对电路板有造成短路的风险,因此,激光锡膏焊尽量采用防飞溅锡膏以避免飞溅的锡珠造成短路。
激光锡膏焊一般应用在微小型的精密零件、工件的加固以及预上锡方面,此外,也适用于电路导通焊接,对于柔性电路板的焊接效果非常好,比如塑料天线座,因其不存在复杂电路,通过锡膏焊往往能达到不错的效果。
2.激光锡丝焊接
激光预热焊件后,自动送丝机构将锡丝送到指定位置后,激光将低于焊件的焊料熔化完成焊接。
激光送丝焊接具有结构紧凑、一次性作业的特点,焊点饱满,与焊盘润湿性好,尤其适合PCB电路板、光学元器件、声学元器件、半导体制冷元器件等集成电路板及其单一电子元器件锡焊。
联赢激光自主研发的 PCB 锡焊倒挂焊接台 是专为 SMT 行业相关 PCB 板激光送丝锡焊工序定制,既支持上下游工序设备的无缝衔接自动生产,也支持手动人工上下料,实现焊接工位的精确快速定位和激光功率的稳定输出,送锡精准且与激光加热协调运作。该设备整机效率高、维护少、焊点质量牢固可靠、成形美观,能帮助客户有效提高焊接质量及效率。
另外,UW这里也要提醒大家, 材料预热、送丝熔化及抽丝离开三个步骤的精准实施是决定激光送丝焊焊接是否完美的关键点。 比方说,预热 PCB 焊盘时,温度一定要严格控制,温度高会对 PCB 焊盘及现有电子元件造成损伤,温度低无法起到预热效果。送丝和离丝速度要快,送丝速度慢,会产生激光烧灼 PCB 的现象,离丝速度慢则会出现多余焊丝堵住送丝嘴的现象。
3. 激光锡球焊
激光锡球焊分为喷球焊接和植球焊接,是一种全新的锡焊贴装工艺。这种工艺的主要优点是能实现极小尺寸的互连,熔滴大小可小至几十微米。能将容器中的锡球通过特制的单锡珠分球系统转移至喷射头,通过激光的高脉冲能量,瞬间熔化置于喷射头上的锡球,再利用惰性气体压力将熔化后的锡料,喷射到焊点表面,形成互联焊点。
由于锡球内不含助焊剂,激光加热熔融后不会造成飞溅,凝固后饱满圆滑,对焊盘不存在后续清洗或表面处理等附加工序。且锡量恒定,分球焊接速度快、精度高, 尤其适合高清摄像头模组及精密声控器件、数据线焊点组装等细小焊盘及漆包线锡焊。
联赢激光自主研发的锡球喷射焊接台采用双工位工作模式,最大限度利用锡球出射头提高焊接效率, 出球速度最快达 3 球/s 。焊接部分搭载直线电机结合送料研磨模组实现短距离平稳启停、长间距快速响应。高标准的重复定位精度保证产品焊接一致性、稳定性。此外,该设备操作简便,焊接过程中无需工具接触,避免了工具与器件表面接触而造成器件表面损伤, 满足精密电子元器件焊接要求的同时,能帮助客户极大程度提高产能。
时下,国内微电子企业PCB、FPCB板主件、晶振元件、倒装芯片等制造过程已经越来越多地使用激光锡焊。具体表现在微电子封装和组装中,激光锡焊已经用于高密度引线表面贴装器件的回流焊、热敏感和静电敏感器件的回流焊、选择性再流焊、BGA 外引线的凸点制作、Flip chip 的芯片上凸点制作、BGA 凸点的返修、TAB 器件封装引线的连接、摄像头模组、VCM音圈马达、CCM、FPC、连接器、天线、传感器、电感、硬盘磁头、扬声器、喇叭、光通讯元器件、热敏元件、光敏元件等传统方式难以焊接的产品上。
在锡焊领域,联赢激光将同轴温度反馈、异形光斑等核心技术应用到其中,拥有激光锡焊实验平台能力、激光锡焊焊后检测能力及DOE验证能力,拥有锡膏焊接头、锡球焊接头、锡丝焊接头、温控仪、送丝机、点胶阀、锡丝(0.3-1.2mm)、锡球(0.1-2.0mm)、锡膏(低、中、高温)等激光锡焊专用焊接部件,并积累大量应用案例。
目前,联赢激光锡焊设备及相关解决方案已广泛应用到汽车制造、消费电子、光通讯、五金家用、航天航空、传感器等行业。
作为智能激光焊接专家,联赢激光自创立以来,始终坚持从实际产业需求出发,紧紧围绕激光焊接开发系列设备及自动化产线,经过16年潜心研发与技术积淀,在动力电池、汽车制造、光通讯、锡焊、塑料焊等近三十个应用领域新工艺、新技术层出不穷,能针对客户不同需求,为客户提供量身定制的激光焊接及自动化解决方案。
⑶ 东莞手持式激光焊接机它有哪些优缺点
手持式激光焊的优点有几方面:
1手持式水冷焊枪,人体工学设计、灵活方便、专焊接距离属更长,可以对工件实现任意部位角度的焊接。
2、简单易学,不用专业焊接师傅,普通工人在短暂培训后即可上岗。长期使用可大大节省加工成本,而且电光的转换效率高、能耗低。
手持式激光焊的缺点有:
手持式激光焊接机需要长时间者手拿着,这样工作会导致手臂疲劳,而且不太实用于大型原件的焊接,使用范围受到了的限制 希望我的答案能帮到你
⑷ 激光焊接、电子束焊接、超声波焊接与电弧焊等传统焊接方法有何区别
网上资料,供参考。
焊接是一种连接金属或热塑性塑料的制造或雕塑过程。焊接过程中,工件和焊料熔化形成熔融区域(熔池),熔池冷却凝固後便形成材料之间的连接。这一过程中,通常还需要施加压力。普通焊接与硬钎焊(brazing)和软钎焊(soldering)的区别在於软钎焊通过融化熔点较低(低於工件本身的熔点)的焊料来形成连接,无需加热熔化工件本身。
焊接的能量来源有很多种,包括气体焰、电弧、激光、电子束、摩擦和超声波等。除了在工厂中使用外,焊接还可以在多种环境下进行,如野外、水下和太空。无论在何处,焊接都可能给操作者带来危险,所以在进行焊接时必须采取适当的防护措施。焊接给人体可能造成的伤害包括烧伤、触电、视力损害、吸入有毒气体、紫外线照射过度等。
19世纪末之前,唯一的焊接工艺是铁匠沿用了数百年的金属锻焊。最早的现代焊接技术出现在19世纪末,先是弧焊和氧燃气焊,稍后出现了电阻焊。20世纪早期,第一次世界大战和第二次世界大战中对军用设备的需求量很大,与之相应的廉价可靠的金属连接工艺受到重视,进而促进了焊接技术的发展。战后,先后出现了几种现代焊接技术,包括目前最流行的手工电弧焊、以及诸如熔化极气体保护电弧焊、埋弧焊、药芯焊丝电弧焊和电渣焊这样的自动或半自动焊接技术。20世纪下半叶,焊接技术的发展日新月异,激光焊接和电子束焊接被开发出来。今天,焊接机器人在工业生产中得到了广泛的应用。研究人员仍在深入研究焊接的本质,继续开发新的焊接方法,并进一步提高焊接质量。
弧焊
弧焊(Arc welding)使用焊接电源来创造并维持电极和焊接材料之间的电弧,使焊点上的金属融化形成熔池。它们可以使用直流电或交流电,使用消耗性或非消耗性电极。有时在熔池附近会引入某种惰性或半惰性气体,即保护气体,有时还会添加焊补材料。
弧焊过程要消耗大量的电能,可以通过多种焊接电源来供应能量。最常见的焊接电源包括恒流电源和恒压电源。在弧焊过程中,所施加的电压决定电弧的长度,所输入的电流则决定输出的热量。恒流电源输出恒定的电流和波动的电压,多用于人工焊接,如手工电弧焊和钨极气体保护电弧焊。因为人工焊接要求电流保持相对稳定,而在实际操作中,电极的位置很难保证不变,弧长和电压也会随之发生变化。恒压电源输出恒定的电压和波动的电流,因此常用于自动焊接工艺,如熔化极气体保护电弧焊、药芯焊丝电弧焊和埋弧焊。在这些焊接工艺中中,电弧长度保持恒定,因为焊头和工件之间距离发生的任何波动都通过电流的变化来弥补。例如,如果焊头和工件的间隔过近,电流将急速增大,使得焊点处发热量骤增,焊头部分融化直至间隔恢复到原来的程度。
所用的电的类型对焊接有很大影响。耗电量大的焊接工艺,如手工电弧焊和熔化极气体保护电弧焊通常使用直流电,电极可接正极或负极。在焊接中,接正极的部分会有更大的热量集中,因此,改变电极的极性将影响到焊接性能。如果是工件接正极,工件将更热,焊接深度和焊接速度也会大大提高。反之,工件接负极的话将焊出较浅的焊缝。 耗电量较小的焊接工艺,如钨极气体保护电弧焊,可以通直流电(采用任意接头方式),也可以使用交流电。然而,这些焊接工艺所采用的电极都是只产生电弧而不提供焊料的,因此在使用直流电时,接正电极的时候,焊接深度较浅,而接负电极时能产生更深的焊缝。交流电使电极的极性迅速变化,从而将生成中等穿透程度的焊缝。使用交流电的缺点之一是,每一次变化的电压通过电压零点后,电弧必须重新点燃,为解决这一问题,一些特殊的焊接电源产生的是方波型的交流电,而不是通常的正弦波型,使得电压变化通过零点时的负面影响降到最小。
手工电弧焊
手工电弧焊(Shielded metal arc welding,SMAW)是最常见的焊接工艺。在焊接材料和消耗性的焊条之间,通过施加高电压来形成电弧,焊条的芯部分通常由钢制成,外层包覆有一层助焊剂。在焊接过程中,助焊剂燃烧产生二氧化碳,保护焊缝区免受氧化和污染。电极芯则直接充当填充材料,不需要另外添加焊料。
这种工艺的适应面很广,所需的设备也相对便宜,非常适合现场和户外作业。操作者只需接受少量的培训便可熟练掌握。焊接时间较慢,因为消耗性的焊条电极必须经常更换。焊接后还需要清除助焊剂形成的焊渣。此外,这一技术通常只用于焊接黑色金属,焊铸铁、镍、铝、铜等金属时需要使用特殊焊条。缺乏经验的操作者还往往难以掌握特殊位置的焊接。
熔化极气体保护电弧焊(Gas metal arc welding,GMAW) ,又称为金属-惰性气体焊或MIG焊,是一种半自动或自动的焊接工艺。它采用焊条连续送丝作为电极,并用惰性或半惰性的混合气体保护焊点。和手工电弧焊相似,操作者稍加培训就能熟练掌握。由于焊丝供应是连续的,熔化极气体保护电弧焊和手工电弧焊相比能获得更高的焊接速度。此外,因其电弧相对手工电弧焊较小,熔化极气体保护电弧焊更适合进行特殊位置焊接(如仰焊)。
和手工电弧焊相比,熔化极气体保护电弧焊所需的设备要复杂和昂贵得多,安装过程也比较繁琐。因此,熔化极气体保护电弧焊的便携性和通用性并不好,而且由于必须使用保护气体,并不是特别适合于户外作业。但是,熔化极气体保护电弧焊的焊接速度较快,非常适合工厂化大规模焊接。这一工艺适用于多种金属,包括黑色和有色金属。
另一种相似的技术是药芯焊丝电弧焊(Flux-cored arc welding,FCAW),它使用和熔化极气体保护电弧焊相似的设备,但采用敷盖粉末材料的钢质电极芯的焊条。和标准的实心焊条相比,这种焊丝更加昂贵,在焊接中会产生烟和焊渣,但使用它可以获得更高的焊接速度和更大的焊深。
钨极气体保护电弧焊(Gas tungsten arc welding,GTAW),或称钨-惰性气体(TIG焊)焊接(有时误称为氦弧焊),是一种手工焊接工艺。它采用非消耗性的钨电极,惰性或半惰性的保护气体,以及额外的焊料。这种工艺拥有稳定的电弧和较高的焊接质量,特别适用于焊接板料,但这一工艺对操作者的要求较高,焊接速度相对较低。
钨极气体保护电弧焊几乎适用于所有的可焊金属,最常用于焊接不锈钢和轻金属。它往往用于焊接那些对焊接质量要求较高的产品,如自行车、飞机和海上作业工具。与之类似的是等离子弧焊(Plasma arc welding,PAW),它采用钨电极和等离子气体来生成电弧。等离子弧焊的电弧相对于钨极气体保护电弧焊更集中,使对等离子弧焊的横向控制显得尤为重要,因此这一技术对机械系统的要求较高。由于其电流较稳定,该方法与钨极气体保护电弧焊相比,焊深更大,焊接速度更快。它能够焊接钨极气体保护电弧焊所能焊接的几乎所有金属,唯一不能焊接的是镁。不锈钢自动焊接是等离子弧焊的重要应用。该工艺的一种变种是等离子切割,适用于钢的切割。
埋弧焊(Submerged arc welding,SAW),是一种高效率的焊接工艺。埋弧焊的电弧是在助焊剂内部生成的,由于助焊剂阻隔了大气的影响,焊接质量因此得以大大提升。埋弧焊的焊渣往往能够自行脱落,无需清理焊渣。埋弧焊可以通过采用自动送丝装置来实现自动焊接,这样可以获得极高的焊接速度。由于电弧隐藏在助焊剂之下,几乎不产生烟雾,埋弧焊的工作环境大大好于其他弧焊工艺。这一工艺常用于工业生产,尤其是在制造大型产品和压力容器时。其他的弧焊工艺包括原子氢焊(Atomic hydrogen welding,AHW)、碳弧焊(Carbon arc welding,CAW)、电渣焊(Electroslag welding,ESW)、气电焊(Electrogas welding,EGW)、螺柱焊接(Stud welding)等。
使用可燃气焊接金属部件
最常见的气焊工艺是可燃气焊接(Oxy-fuel welding),也称为氧乙炔焰焊接。它是最古老,最通用的焊接工艺之一,但近年来在工业生产中已经不多见。它仍广泛用于制造和维修管道,也适用于制造某些类型的金属艺术品。可燃气焊接不仅可以用于焊接铁或钢,还可用于铜焊、钎焊、加热金属(以便弯曲成型)、气焰切割等。
可燃气焊接所需的设备较简单,也相对便宜,一般通过氧气和乙炔混合燃烧来产生温度约为3100摄氏度的火焰。因为火焰相对电弧更分散,可燃气焊接的焊缝冷却速度较慢,可能会导致更大的应力残留和焊接变形,但这一特性简化了高合金钢的焊接。一种衍生的应用被称为气焰切割,即用气体火焰来切割金属[5] 。其他的气焊工艺有空气乙炔焊、氧氢焊、气压焊,它们的区别主要在于使用不同的燃料气体。氢氧焊有时用于小物品的精密焊接,如珠宝首饰。气焊也可用于焊接塑料,一般采用加热空气来焊接塑料,其工作温度比焊接金属要低得多。
电阻焊
电阻焊(Resistance welding)的原理是:两个或多个金属表面接触时,接触面上会产生接触电阻。如果在这些金属中通过较大的电流(1,000—100,000安培),根据焦耳定律,接触电阻大的部分会发热,将接触点附近的金属熔化形成熔池。一般来说,电阻焊是一种高效、无污染的焊接工艺,但其应用因为设备成本的问题受到限制。
点焊机
点焊(Spot welding),或称电阻点焊,是一种流行的电阻焊工艺,用于连接叠压在一起的金属板,金属板的厚度可达3毫米。两个电极在固定金属板的同时,还向金属板输送强电流。该方法的优点包括:能源利用效率较高,工件变形小,焊接速度快,易于实现自动化焊接,而且无需焊料。由于电阻点焊的焊缝强度明显较低,这一工艺只适合于制造某些产品。它广泛应用于汽车制造业,一辆普通汽车上由工业机器人进行的焊接点多达几千处。一种特殊的点焊工艺(Shot welding),可用于不锈钢点焊。
与点焊类似的一种焊接工艺称为缝焊(Seam welding),它通过电极施加压力和电流来拼接金属板。缝焊所采用的电极是轧辊形而非点形,电极可以滚动来输送金属板,这使得缝焊能够制造较长的焊缝。在过去,这种工艺被用于制造易拉罐,但现在已经很少使用。其他的电阻焊工艺包括闪光焊(Flash welding)、凸焊(projection welding)、对焊(Upset welding)等。
能量束焊接
能源束焊接工艺包括激光焊接(Laser beam welding,LBW)和电子束焊接(Electron beam welding,EBW)。它们都是相对较新的工艺,在高科技制造业中很受欢迎。这两种工艺的原理相近,最显著的区别在于它们的能量来源。激光焊接法采用的是高度集中的激光束,而电子束焊接法则使用在真空室中发射的电子束。由于两种能量束都具有很高的能量密度,能量束焊接的熔深很大,而焊点很小。这两种焊接工艺的工作速度都很快,很容易实现自动化,生产效率极高。主要缺点是设备成本极其昂贵(虽然价格一直在下降),焊缝容易发生热裂。在这个领域的新发展是激光复合焊(Laser-hybrid welding),它结合了激光焊接和电弧焊的优点,因此能够获得质量更高的焊缝。
固态焊接
和最早的焊接工艺锻焊类似的是,一些现代焊接工艺也无需将材料熔化来形成连接。其中最流行的是超声波焊接(Ultrasonic welding),它通过施加高频声波和压力来连接金属和热塑塑料制成的板料和线。超声波焊接的设备和原理都和电阻焊类似,只是输入的不是电流而是高频振动。这一焊接工艺焊接金属时不会将金属加热到熔化,焊缝的形成依赖的是水平振动和压力。焊接塑料的时候,则应该在熔融温度下施加垂直方向的振动。超声波焊接常用于制造铜或铝质地的电气接口,也多见于焊接复合材料。
另一种较常见固态焊接工艺是爆炸焊(Explosion welding),它的原理是使材料在爆炸产生的高温高压作用下形成连接。爆炸产生的冲击使得材料短时间内表现出可塑性,从而形成焊点,这一过程中只产生很少量的热量。这一工艺通常用于连接不同材料的焊接,如在船体或复合板上连接铝制部件。其他固态焊接工艺包括挤压焊(Co-extrusion welding)、冷焊(Cold welding)、扩散焊(Diffusion welding)、摩擦焊(Friction welding)(包括搅拌摩擦焊(Friction stir welding))、高频焊( High frequency welding)、热压焊(Hot pressure welding)、感应焊(Inction welding)、热轧焊 (Roll welding)。
接头型式
常见的焊接接头类型:(1)I形对接接头;(2)V形对接接头;(3)搭接接头;(4)T形接头。
工件之间的焊接连接可以有多种接头形式。五种基本接头类型分别是:对接接头、搭接接头、角接接头、端接接头、T形接头。还有一些由此衍生的接头形式存在,例如双V形对接制备接头,它的特点是把两个待连接的材料都切屑成V型尖角形状。单U型和双U型对接制备接头也很常见,它们的接头被加工成曲线状的U形,和V形接头的直线型不同,搭接接头可以用来连接两件以上的材料,这取决于焊接工艺和材料的厚度,一个搭接接头可以焊接多个工件。
通常情况下,某些焊接工艺不能或几乎完全不能加工某些类型的接头。例如,电阻点焊、激光焊和电子束焊时常常采用搭接接头。然而,一些焊接工艺,如手工电弧焊,几乎可以采用任何接头类型。值得一提的是,有些焊接工艺允许进行多次焊接:在一次焊接的焊缝冷却之后,在其基础上再焊一次。这样就能够以V形对接接头来焊接较厚的工件。
一个焊接接头的横截面,颜色最深的部分是焊接区或称熔化区,较浅的部分是热影响区,颜色最浅的部分是母材
焊接结束之后,焊缝附近的材料显示出几个区别明显的区域。焊缝被称为熔化区,更具体地说就是助焊剂融化后填充的区域,熔化区的材料特性主要取决于所使用的助焊剂,以及助焊剂和母材的兼容性。熔化区周围的是热影响区(HAZ),该区域的材料在焊接过程中产生了微观结构和特性上的变化,这些变化取决于母材在受热状态下的特性。热影响区的金属性能往往不如母材和熔化区,残余应力就分布在这一区域[28]。
[编辑] 焊接质量
衡量焊接质量的主要指标是焊点及其周边材料的强度。影响强度的因素很多,包括焊接工艺、能量的注入形式、母材、填充材料、助焊剂、接头设计形式,以及上述因素间的相互作用。通常采用有损或无损检测来检查焊接质量,检测的主要对象是焊点的缺陷、残余应力和变形的程度、热影响区的性质。焊接检测有一整套规范和标准,来指导操作者采用适当的焊接工艺并判断焊接质量。
[编辑] 热影响区
图中蓝色部分显示了在600°C左右的焊接过程中造成的金属氧化。通过颜色来判断焊接时的温度是很准确的,但是颜色区域不代表热影响区的大小。真正的热影响区实际上是焊缝周围很窄小的区域。
焊接工艺对焊缝附近的金属特性的影响是可以标定的,不同焊接材料和焊接工艺会形成大小不一、特性各异的热影响区。母材的热扩散系数对热影响区的性质有很大的影响:较大的热扩散系数使得材料能以较快速度冷却,形成相对较小的热影响区。与之相反的是,如果材料的热扩散系数较小,散热困难,热影响区相对就较大。焊接工艺的热能输入量对热影响区也有显著的影响,如氧乙炔焊接中,由于热量不是集中输入的,会形成较大的热影响区。而诸如激光焊接这样的工艺,能够把有限的热量集中输出,所造成的热影响区较小。弧焊所造成的热影响区则位于两种极端情况之间,操作者水平往往决定了弧焊热影响区的大小[29][30]。
计算弧焊的热输入量,可以采用以下的公式:
Q = \left(\frac{V \times I \times 60}{S \times 1000} \right) \times \mathit{Efficiency}
式中Q为热输入量(kJ/mm),V为电压(V),I为电流(A),S为焊接速度(mm/min)。Efficiency(效率)的取值取决于所采用的焊接工艺:手工电弧焊为0.75,气体金属电弧焊和埋弧焊为0.9,钨极气体保护电弧焊为0.8[31]。
[编辑] 扭曲和断裂
由于焊接时金属被加热到熔化温度,它们在冷却时会产生收缩。收缩会产生残余应力,并造成纵向和圆周方向的扭曲。扭曲可能导致产品形状的失控。为了消除扭曲,有时焊接时会引入一定的偏移量,以抵消冷却造成的扭曲[32]。限制扭曲的其他方法包括将工件夹紧,但是这样可能导致热影响区残余应力的增大。残余应力会降低母材的机械性能,形成灾难性的冷裂纹。第二次世界大战期间建造的多艘自由轮就出现过这种问题[33][34]。冷裂纹仅见于钢材料,它与钢冷却时形成马氏体有关,断裂多发生在母材的热影响区。为了减少扭曲和残余应力,应该控制焊接的热输入量,单个材料上的焊接应该一次完工,而不是分多次进行。
其他类型的裂纹,如热裂纹和硬化裂纹,在所有金属的焊接熔化区都可能出现。为了减少裂纹的出现,金属焊接时不应施加外力约束,并采用适当的助焊剂[35]。
[编辑] 可焊性
焊接的质量还取决于所采用的母材和填充材料。并非所有的金属都能焊接,不同的母材需要搭配特定的助焊剂。
[编辑] 钢铁
不同钢铁材料的可焊性与其本身的硬化特性成反比,硬化特性指的是钢铁焊接后冷却期间产生马氏体的能力。钢铁的硬化特性取决于它的化学成分,如果一块钢材料含有较高比例的碳和其他合金元素,它的硬化特性指标就较高,因此可焊性相对较低。要比较不同合金钢的可焊性,可以采用以一种名为当量碳含量的方法,它可以反映出不同合金钢相对于普通碳钢的可焊性。例如,铬和钒对可焊性的影响要比铜和镍高,而以上合金元素的影响因子比碳都要小。合金钢的当量碳含量越高,其可焊性就越低。如果为了取得较高的可焊性而采用普通碳钢和低合金钢的话,产品的强度就相对较低——可焊性和产品强度之间存在着微妙的权衡关系。1970年代开发出的高强度低合金钢则克服了强度和可焊性之间的矛盾,这些合金钢在拥有高强度的同时也有很好的可焊性,使得它们成为焊接应用的理想材料[36]。
由于不锈钢含有较高比例的铬,所以对它的可焊性的分析不同于其他钢材。不锈钢中的奥氏体具有较好的可焊性,但是奥氏体因其较高的热膨胀系数而对扭曲十分敏感。一些奥氏体不锈钢合金容易断裂,因此降低了它们的抗腐蚀性能。如果在焊接中不注意控制铁素体的生成,就可能导致热断裂。为了解决这个问题,可以采用一只额外的电极头,用来沉积一种含有少量铁素体的焊缝金属。铁素体不锈钢和马氏体不锈钢的可焊性也不好,在焊接中必须要预热,并用特殊焊接电极来焊接[37]。
[编辑] 铝
铝合金的可焊性随着其所含合金元素的不同变化很大。铝合金对热断裂的敏感度很高,因此在焊接时通常采用高焊接速度、低热输入的方法。预热可以降低焊接区域的温度梯度,从而减少热断裂。但是预热也会降低母材的机械性能,并且不能在母材固定时施加。采用适当的接头形式、兼容性更好的填充合金都能减少热断裂的出现。铝合金在焊接之前应清理表面,除去氧化物、油污和松散的杂质。表面清理是非常重要的,因为铝合金焊接时,过多的氢会造成泡沫化,过多的氧会形成浮渣[38]。
[编辑] 极端环境下的焊接
水下焊接
除了在工厂和修理店这样的可控制环境下工作外,一些焊接工艺还可以在多种环境下进行,如户外、水下、真空(如太空)。在户外作业,如建筑建设和修理工作中,常采用手工电弧焊。需要保护气体的焊接工艺通常不能在户外进行,因为空气的无序流动会导致焊接失败。手工电弧焊还可用于水下焊接,如焊接船体、水下管道、海上作业平台等。水下焊接较常用的工艺还有药芯焊丝电弧焊等。在太空中进行焊接也是可行的:1969年,苏联宇航员第一次在真空环境下试验了手工电弧焊、等离子弧焊和电子束焊接。在那以后的几十年中,太空焊接技术得到了很大的发展。今天,研究者们仍在尝试将不同的焊接技术转移到真空中进行,如激光焊接、电阻焊和摩擦焊等。这些焊接技术在国际空间站的建设中起了很大的作用,透过真空焊接技术,在地面搭建好的空间站子模块得以在太空中组装成型[39]。
[编辑] 保护措施
焊工穿着防护头盔、手套和防护服进行弧焊操作
在缺乏保护的情况下进行焊接作业是十分危险而且有害健康的。通过采用新技术和合适的保护措施,焊接时发生事故和死亡的危险可以大大降低。常用的焊接技术往往采用开放式电弧或火焰,很容易造成烧伤。焊工通过加穿个人防护设备,如橡胶手套、长袖防护夹克等来避免人体暴露在高温和火焰下。除此之外,焊接区域的强烈光照会造成电光性眼炎之类的疾病,因为焊接时产生的大量紫外线会刺激并破坏角膜和视网膜。在进行弧焊时,必须佩带保护眼睛的护目镜或防护头盔。近年来开发的新型防护头盔,可以随着入射紫外线的强度改变护目镜片的透光度。为了保护焊工之外接近焊接现场的人,焊接工作现场往往用半透明的保护幕围起来。这些保护幕通常是聚氯乙烯制成的塑料幕布,能够保护附近的无关人员免受电弧产生的高强度紫外线的照射,但是保护幕不能完全代替护目镜和头盔[40]。
焊工还会受到危险气体和飞溅材料的威胁。诸如药芯焊丝电弧焊和手工电弧焊这样的焊接工艺会产生含有多种氧化物的烟雾,可能会造成金属烟热之类的职业病。焊接烟雾中的小颗粒也会影响工人的健康,颗粒的尺寸越小,危害越大。另外,很多的焊接工艺会产生有害气体和烟气,常见的如二氧化碳、臭氧和重金属氧化物。这些气体对没有经验和有效通风措施的操作人员危害很大。值得注意的还有,很多焊接工艺所采用的保护气体和原材料是易燃易爆的,需要采用适当的防护措施,如控制空气中氧气的含量、将易燃易爆材料分开堆放等[41]。焊接排烟设备常用来抽散有害气体,并通过高效率有隔板空气过滤器来过滤。
[编辑] 经济性和发展趋势
焊接的经济成本是其工业应用的重要影响因素。影响焊接成本的因素很多,如设备、人力、原材料和能量成本等。焊接设备的成本对不同工艺来说变化很大,手工电弧焊和可燃气焊接相对成本低廉,激光焊接和电子束焊接则成本较高。由于某些焊接工艺的成本高昂,一般只用于制造重要的部件。自动焊接设备和焊接机器人的设备成本也很高,因此它们的使用也受到相应的限制。人力成本取决于焊接的速度、每小时工资和总工作时间(包括焊接和后续处理)。原材料成本包括购置母材、焊缝填充材料、保护气体的费用。能量成本则取决于电弧工作时间和焊接的能量需求。
对于手工焊接来说,人力成本往往占总成本的很大一部分。因此,手工焊接成本的降低往往着眼于减少焊接操作的时间,有效的方法包括提高焊接速度、优化焊接参数等。焊接之后的除渣也是一件费时费力的工作。因此,减少焊渣能够提高安全性、环保性,并降低成本,提高焊接质量[42]。机械化和自动化作业也能有效地降低人力成本,但另一方面增加了设备成本,还需要额外的设备安装和调试时间。当产品有特殊需求时,原材料成本往往随之水涨船高。而能量成本通常是不重要的,因为它一般只占总成本的几个百分点[43]。
近年来为了减少高端产品中焊接的人力成本,工业生产中的电阻点焊和弧焊大量采用自动焊接设备(尤其是汽车工业)。焊接机器人能够有效地完成焊接,尤其是点焊。随着技术的进步,焊接机器人也开始用于弧焊。焊接技术的前沿发展领域包括:异型材料之间的焊接(如铁和铝部件的焊接连接)、新型焊接工艺,如搅拌摩擦焊(friction stir welding)、磁力脉冲焊(magnetic pulse welding)、导热缝焊(conctive heat seam welding)和激光复合焊(laser-hybrid welding)等。其他研究则集中于扩展现有焊接工艺的应用范围,如将激光焊接应用于航空和汽车工业。研究者们还希望进一步提高焊接质量,尤其是控制焊缝的微观结构和残余应力,以减少焊缝的变形断裂
⑸ 氩弧焊自动送丝机送丝时容易走偏是怎么回事
氩弧焊自动送丝机送丝时容易走偏调整送丝的高度及方向。
氩焊自动送丝机工作原版理:氩弧权焊枪枪把开关线接到送丝机上,送丝机再接线到焊机上,送丝机与焊机接线后,便有了联动功能。工作原理,手按一下氩弧焊枪开关,便给了送丝机信号,送丝机马上给焊机信号,便开始同时工作,并送丝。手松开焊枪开关,送丝便停止。
氩弧焊技术是在普通电弧焊的原理的基础上,利用氩气对金属焊材的保护,通过高电流使焊材在被焊基材上融化成液态形成熔池,使被焊金属和焊材达到冶金结合的一种焊接技术,由于在高温熔融焊接中不断送上氩气,使焊材不能和空气中的氧气接触,从而防止了焊材的氧化,因此可以焊接不锈钢、铁类五金金属。
工作原理及特点:非熔化极氩弧焊是电弧在非熔化极(通常是钨极)和工件之间燃烧,在焊接电弧周围流过一种不和金属起化学反应的惰性气体(常用氩气),形成一个保护气罩,使钨极端部、电弧和熔池及邻近热影响区的高温金属不与空气接触,能防止氧化和吸收有害气体。从而形成致密的焊接接头,其力学性能非常好。
⑹ 手持激光焊接机多少钱台大家都在选择什么牌子
看配置 :
手持焊最贵在激光器,市场主流光纤激光器锐科,热刺,创鑫,杰普特等,IPG可选但性价比很低;
是否带自动送丝技术,这个很关键,只有小部分有实力的厂家才会配全自动送丝装置;送丝能大大扩大焊缝缝隙容差。
看厂家技术和服务
不是定是大品牌动辄上亿上千万注册资金哪种,主要还是看公司主营产品和技术实力;因为激光技术已经发展了这么多年,不会像很久很久以前天高的故障率。
看是否有齐全的整套说明书
只能说整套完整的说明书,表明公司老板的发展态度-长期发展还是短线挣钱,有没有责任心etc
⑺ 手持连续激光焊接机由哪些参数及配件控制的
⑻ 什么是送丝机、、、什么事氩弧焊送丝机
自动送丝机一般有控制部分提供参数设置,驱动部分在在控制部分的控制下进行送丝驱动,送丝嘴部分将焊丝送到焊枪位置。
送丝是焊接过程中非常重要的一个操作环节,手工氩弧焊焊接的送丝方法多采用焊工手指捻动焊丝来完成送丝过程,焊工操作送丝时非常不方便,因此,手工送丝准确性差、一致性差、送丝不稳定,从而导致了焊接生产效率低下,焊接成型一致性差。另外,焊工手持焊丝长度有限,长时间焊接时需要频繁拿取焊丝,焊接效率较低,且每段焊丝焊接完成时都会留存一小段焊丝无法使用,造成了浪费。
新型TWA-I型自动送丝机是一种自动驱动的机械化送丝装置,其主要应用于手工焊接自动送丝、自动氩弧焊自动送丝、等离子焊自动送丝和激光焊自动送丝。系统采用微电脑控制,步进减速电机传动,送丝精度高,可重复性好。
氩弧焊送丝机,氩弧焊自动送丝机,TIG送丝机,氩弧焊填丝机特点:
1.手工焊接自动送丝、自动氩弧焊自动送丝、等离子焊自动送丝、激光焊自动送丝。
2.有滞后送丝和提前抽丝功能。
3..抗高频干扰能力强,不受氩弧焊高频起弧干扰,可与各品牌氩弧焊机相配连接。
4.脉动送丝功能,模仿手工断续送丝过程,用直流焊机可焊出均匀漂亮的鱼鳞纹焊缝。
5.送丝速度连续可调,LED数码管显示,直观易用。
6.全封闭式四轮双驱送丝机,数字编码电机,送丝平衡精准。
7.焊丝直径0.8mm、1.0mm、1.2mm和1.6mm均可送丝。
8.接线简单,无需改装焊枪和焊机,操作简单。
9.不锈钢、碳钢、低碳钢、铜、铝等材质焊丝均可以送丝。
用户效益:
1. 代替人工填丝,减轻工工的劳动强度和焊接的操作技术难度,焊接过程更平衡,效果更好。
2. 定量控制焊缝的宽度、深度和余高,产品的质量有了稳定的保障。
3. 焊接速度更快,生产效率更高,工人培训更容易,人工成本更低。
4. 操作简单方便,适用各种焊接自动化专机、激光焊机和焊接机器人,提供简单、方便有效的填丝解决方案。
⑼ 激光焊接机的用途
焊接用的。
激光焊接机,又常称为激光焊机、镭射焊机,是激光材料加工用的机器。工作原理激光焊接是利用高能量的激光脉冲对材料进行微小区域内的局部加热,激光辐射的能量通过热传导向材料的内部扩散,将材料熔化后形成特定熔池。它是一种新型的焊接方式。
⑽ 焊丝机和送丝机是一样的吗
由自动送丝机自动添加焊丝,配合自动激光焊接机的数控工作台,焊接时通过对激光频率、脉 宽、工作台速度、移动方向进行高精度焊接。激光脉冲的高能量、高密度可使焊接平整、焊缝宽度小热影响区小,能完成传统工艺无法实现的精密焊接。 激光焊自动送丝机焊接效率高、效果好、操作简单方便,适用于各种材料的平面直线、圆弧的焊接
激光焊自动送丝机采用的光电隔离技术和电源隔离技术,焊机高频打火抗干扰强,具有送丝速度稳定、动态响应快