關(guān)于激光焊接器件尺寸,市場(chǎng)有兩種相反的趨勢(shì):一方面,器件越來越小,且焊縫復(fù)雜;另一方面,器件更大,且是三維的。而激光焊接設(shè)備的不斷發(fā)展,可同時(shí)滿足這兩種要求。目前,醫(yī)學(xué)診斷產(chǎn)品持續(xù)向小型化方向發(fā)展,這就要求焊接技術(shù)能夠在最小的空間同時(shí)集成數(shù)種功能器件。采用其他方法焊接毛細(xì)微流結(jié)構(gòu)十分困難,或者根本就不可能,而現(xiàn)在,即使當(dāng)今廉價(jià)的電鏡掃描激光系統(tǒng)都可以焊接這種產(chǎn)品。以前,人們會(huì)選擇容易聚焦的Nd:YAG激光器,但該技術(shù)成本非常昂貴,且技術(shù)不夠靈活。相比之下,光纖激光或光纖耦合二極管激光焊接技術(shù)不僅能夠滿足0.1mm的焊縫寬度,且不受焊縫形狀和腔室大小的限制。如果減小光纖內(nèi)徑,在實(shí)現(xiàn)高速焊接的同時(shí),電鏡掃描激光系統(tǒng)也可焊接較小的焊縫或較大的焊接面積。為了適應(yīng)器件尺寸的變化趨勢(shì),LPKF公司(樂普科光電公司)已開發(fā)出了適合三維焊接的電鏡掃描焊接系統(tǒng)(如圖3所示),該系統(tǒng)的焦深變化高達(dá)80mm,這樣配合使用二極管激光器,可使焊接工件的焊接面積擴(kuò)大為370mm×370mm,且焊縫寬度小于2mm。
目前,該技術(shù)已應(yīng)用于焊接引擎艙或汽車內(nèi)飾等大型三維汽車部件。但是,電鏡掃描系統(tǒng)的應(yīng)用處理存在一定的局限性,像汽車尾燈這樣的復(fù)雜三維部件由于側(cè)凹或逆向的光束角會(huì)阻礙激光的照射,因此必須選擇輪廓焊接方法。而輪廓焊接對(duì)工件的要求非常嚴(yán)格,且焊接周期長,也限制了其在這方面的應(yīng)用。LPKF公司發(fā)明了一種復(fù)合焊接方法,彌補(bǔ)了輪廓焊接的許多不足,在焊接三維大件產(chǎn)品時(shí)具有極大的優(yōu)勢(shì)。該方法利用可彎曲的柔性機(jī)械手來引導(dǎo)激光,而夾具所需壓力來自焊接頭。采用的滾輪可產(chǎn)生很大的壓力而不會(huì)使工件產(chǎn)生壓痕,而且它對(duì)污垢不敏感。更重要的是,該技術(shù)將激光和具有較寬光譜的氯素?zé)粢黄鹗褂?,氯素?zé)糁苯訉?duì)上面的工件進(jìn)行加熱,同時(shí)吸收從下面工件傳來的熱量,形成對(duì)工件的整體加熱,這樣相對(duì)于常規(guī)的焊接方法,件焊接面的熱傳遞更均勻,而且降低了上面工件的硬度,若存在間隙誤差,也可較早得到處理,進(jìn)而保證更高更穩(wěn)定的焊接質(zhì)量,并同時(shí)縮短了焊接時(shí)間。由于增添了氯素?zé)簦行Ы档土怂杓す獾墓β?,相?yīng)降低了成本費(fèi)用。另外,應(yīng)用復(fù)合焊接時(shí),工件的內(nèi)在殘余應(yīng)力很小,后續(xù)的回火處理可大大簡(jiǎn)化甚至不再必要,這對(duì)于非結(jié)晶熱塑材料具有極大的好處。
除了器件焊縫方面的創(chuàng)新,還出現(xiàn)了很多新材料的組合方法,激光焊接技術(shù)也不再局限于硬/硬材料的組合方式。新的激光焊接材料層出不窮,包括熱塑布料、熱塑彈性體以及包裝和醫(yī)學(xué)導(dǎo)管用的薄片材料等,擴(kuò)大了激光焊接技術(shù)的應(yīng)用范圍?,F(xiàn)在,甚至可以利用激光吸收劑或涂料來實(shí)現(xiàn)非結(jié)晶塑料的清潔焊接,簡(jiǎn)單而又可靠。其他激光源,如CO2激光器的出現(xiàn)為激光焊接技術(shù)提供了新的契機(jī),因?yàn)槠溟L波光可被任何透明塑料吸收。
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