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激光摆动焊接的原理与应用
材料来源:激光之研           录入时间:2025/1/21 22:41:00

1、应用背景

激光摆动焊接技术诞生于现代制造业对焊接质量与效率的迫切需求。传统焊接技术在精度、强度和复杂结构方面存在不足,促使激光焊接在各领域快速应用。

但其仍存在孔隙、裂纹等缺陷,在异种材料和复杂形状零部件焊接时也有局限性,难以满足航空航天、汽车制造等高端领域的严苛要求,影响产品质量、安全、生产效率等,增加了企业的制造成本。在此背景下,激光摆动焊接技术应运而生。

2、什么是激光摆动焊接

激光摆动焊接,又被称作激光扫描焊接,利用控制系统可对摆动模式、频率以及幅度进行调控,实现对激光的摆动以及路径的规划。

激光摆动焊接装置示意图

3、激光摆动焊接熔池

①与普通激光焊接类似,激光摆动焊接开始时,激光能量被母材表面吸收,使材料表面温度迅速升高。由于激光能量密度高,材料表面的温度在极短时间内就能达到熔点。

②随着材料的熔化,液态金属在表面张力和重力的共同作用下开始聚集。在激光摆动的过程中,激光束不断扫描过母材表面的一个区域,使得这个区域内的金属持续熔化,液态金属的量不断增加,从而逐渐形成熔池。

激光摆动焊接熔池

4、间隙宽度与熔深

传统激光焊接时,激光束能量高度集中,形成的熔池相对较窄,为避免焊接缺陷,对间隙要求严苛,需高精度加工与装配,增加成本与生产周期。通常间隙控制在板厚10%以下。

传统激光焊与摆动激光焊的最大间隙

5、焊接缺陷控制

热应力缓解:激光束振荡重新分配了熔池热量,降低温度梯度与热应力集中程度。通过摆动光束,使得裂纹萌生几率降低,延长焊接结构的疲劳寿命。

晶粒结构优化:熔池凝固时,振荡促使热影响区晶粒细化与均匀生长,形成更多的等轴晶。晶粒细化增强了焊缝抗裂纹能力,同时较多晶界会阻碍裂纹扩展,降低裂纹敏感性。

激光焊接的凝固模式 a)常规 b)摆动

6、应用案例

激光摆动焊应用情况 a)换热器外部  b)换热器截面  c)管角接头 d)电池铜元器件(无气孔、裂纹)  e)不锈钢与铜焊接(异种焊接)

转自:山西省增材制造学会

来源:激光之研

注:文章版权归原作者所有,本文内容、图片、视频来自网络,仅供交流学习之用,如涉及版权等问题,请您告知,我们将及时处理。


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