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激光焊接技术在紫铜焊接工艺的问题及解决技巧

时间:2022-05-20 14:17  阅读:361
激光焊接铜材料时,铜材料很高的热传导性能使得高能量的激光热量从焊接头处快速扩散,这时材料难以维持热平衡而进行可靠焊接。从原理上来讲,这是由于铜的高反射性造成的。所以一般激光焊接技术在紫铜焊接的产品时,通常采用提高激光器功率的方法来克服材料的反射问题,保证有足够的材料传输到铜上,会提供铜材料的温度,这使得铜材料的反射率降低。下面有武汉瑞丰光电激光工程师介绍激光焊接技术在紫铜焊接工艺的问题。

激光焊接技术在紫铜焊接工艺的问题:
由于紫铜的性质,使得紫铜在焊接过程中易出现以下三个主要缺陷:

(1)难熔合及易变形;紫铜的导热系数在20°C时为393.6W/(mk), 在1000°C时为326.3W/(mk)。由于紫铜的导热系数比较大,当焊接时,热量传输速度很快,从而使得紫铜与填充物难以熔合在一块,焊接件的热影响区较大:又由于紫铜的线膨胀系数很大,焊接时如果夹紧不到位,会致使工件发生明显的变形。

(2)热裂纹;紫铜中含有少量的氧等杂质,紫铜在加热过程中比较容易被氧化,生成氧化亚铜 ,氧化亚铜可以和铜元素生成低熔点共晶物。而共晶物的熔点低于紫铜的熔点,从而导致紫铜焊接过程中容易发生热裂纹。紫铜中可能还含有少量Sn (锡)、Bi (铋)、S(硫)等杂质,也会生成SnCu、BiCu、Cu2S 等低熔点共晶物,可以使焊缝产生热裂纹,所以必须要非常严格的控制紫铜所含的这些杂质,尤其是在用来制作焊接件结构时。

(3)气孔,紫铜焊接时会产生的一个重要问题是气孔,尤其是在熔化焊时候,这种情况非常严重。气孔的产生主要是两种情况导致的,一种是氢元素溶解在采用高功率的激光器再配合摆动焊接头,在深熔焊接时用光束搅动熔池、扩大匙孔,益于气体溢出,使焊接过程更稳定,飞溅更少,焊后微气孔更少。

激光焊接技术在紫铜焊接工艺技巧:
(1) 对紫铜表面进行合适的处理,切断产生气孔的气体来源; 
(2)选择优良的工艺参数,使溶解在金属中的气体以最大的速度上浮逸出; 
(3)合理选用保护气体和合适的气体保护措施,提高焊接过程中的气体保护力度。
(4)焊接时,焊接头有倾角,避免长时间反射会损伤激光器。
(5)激光功率必须达到紫铜吸收值,避免光被反射。
(6)激光器小芯直径能量密度比值极容易达到紫铜吸收值。
(7)摆动焊接可以提高焊接表面质量。

以上就是激光焊接技术在紫铜焊接工艺的问题及解决技巧,激光在紫铜焊接中的工艺应用,长期以来受到紫铜对激光高反射率的制约。近年来具有优质光束质量的大功率激光器的市场化程度大大提高,为激光应用于紫铜焊接提供了可能。同时,电能在能源消耗中所占比例日益增加,市场对紫铜及其优质、高效焊接技术的需求也日益迫切。近年来国外一些高校和科研机构纷纷开展紫铜优质、高效焊接技术的开发和研究,期望将激光应用于紫铜的焊接,解决市场对紫铜优质、高效焊接技术的需求。