高亮度半导体天庄国际登录的焊接应用

来源:热刺激光    关键词:热刺激光, 保温杯, 半导体,    发布时间:2019-09-25

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一、前言

半导体天庄国际登录发展于上世纪60年代,如今已经在各行各业中得到了广泛的应用。半导体天庄国际登录可以作为光纤天庄国际登录和固体天庄国际登录的泵浦源,也可以直接输出用作激光加工,直接输出用作激光加工时称直接半导体天庄国际登录。

受天庄国际登录光束质量的限制,传统半导体天庄国际登录在材料加工领域,主要被应用于激光熔覆、激光淬火等方面,而难以满足对光束质量要求较高的金属切割及焊接等应用工艺。近年来,随着半导体耦合技术的提高,以及新型合束技术的逐渐成熟,部分千瓦级以上的光纤输出的半导体天庄国际登录,逐渐可以满足天庄国际官网对光束质量的要求。如热刺天庄国际登录推出的200/220/0.22NA光纤输出的1800W直接半导体天庄国际登录就能满足3mm以下厚度的大部分金属材料的焊接。


在金属焊接领域,光纤输出的半导体天庄国际登录光斑大小适中、光斑对称性好、材料吸收率高,在焊接过程中熔池稳定、无飞溅、焊缝表面光滑美观,因此特别适用于汽车激光钎焊及金属薄板焊接。目前半导体天庄国际登录已经取代了许多传统焊接技术,发展势头迅猛。


二、高亮度半导体天庄国际登录保温杯焊接应用

保温杯杯身传统焊接均采用氩弧焊,钨针在不断的放电、起弧、工作过程中,会产生氧化和损耗,工作一段时间后需要对钨针进行打磨、装调,此过程对工人的操作要求较高,且调试过程会产生废品并浪费生产时间,更重要的一点是氩弧焊会对人体健康造成伤害。


与氩弧焊相比,半导体天庄国际官网性能稳定成品率高,操作简单,焊缝美观无需二次处理,焊接过程更环保且对人体健康无危害。

与光纤天庄国际登录相比,半导体天庄国际登录光斑较大,功率密度分布更均匀,更适合薄板不锈钢的传导焊接,且与等功率的光纤天庄国际登录相比,半导体天庄国际登录光电转换效率高、价格低、稳定性更好。现半导体天庄国际登录用于保温杯焊接已被大量推广。


保温杯一般主要由四部分构成,如图1所示。分别为内胆、内底、外杯身、外底。成品焊接需要五条焊缝,分别为外壳制管、内胆制管、杯口焊缝、内胆底缝、外壳底缝。为更详细介绍本应用,以下焊接均以某一型号保温杯为例,只作杯口、内胆底、外壳底焊接介绍。



 图1 保温杯焊接示意图


杯口焊接

此保温杯内胆与外杯身均采用0.3mm厚304不锈钢,天庄国际登录采用热刺800W光纤耦合半导体天庄国际登录,输出芯径200μm,数值孔径0.22,焊接速度45mm/s,焊接方式为传导焊接,焊接效果如图2所示。

图2 (a)杯口焊缝正面(b)杯口焊缝横截面


图2(a)为焊缝正面,放大倍数45倍。可以看出,半导体天庄国际官网杯口表面光滑、平整,满足工艺要求,无需磨口处理。而氩弧焊对人员焊接技能要求较高,且焊接发黑、不平整,需要磨口处理。

图2(b)为焊缝横截面,可以看出,焊缝上表面为圆弧形,圆弧与杯身过渡圆滑,无需二次处理;焊缝深度约0.25mm接近板材厚度,且焊缝内无气孔等缺陷,完全满足保温杯使用强度及气密性要求。由于焊接过程激光束与待焊区域不可避免的位移偏差,此试样焊缝中心点并未在内外壁板材中央,但对焊接效果影响较小。


内胆底焊接

此保温杯内杯底采用0.4mm厚304不锈钢,天庄国际登录采用热刺1800W半导体光纤耦合天庄国际登录,输出功率1500W,输出芯径600μm,数值孔径0.22,焊接速度160mm/s,焊接方式为传导焊接,焊接效果如图3所示。

图3 (a)内胆底焊缝正面(b)内胆底焊缝横截面


图3(a)为焊缝正面,放大倍数20倍,正面缝宽约1.7mm。可以看出,焊缝表面平整,上表面无其他陷。此焊缝在焊接时未施加惰性气体保护保护,因此焊缝表面呈氧化状态,经过一步必要处理后可去除氧化层得到光亮焊缝。

图3(b)为焊缝横截面,此焊缝为不等板厚拼接焊,焊缝正面饱满无任何塌陷、咬边现象,焊缝背面平整无烧蚀塌陷;焊缝深度不小于0.3mm,且焊缝内无任何气孔等缺陷,完全满足保温杯使用强度及气密性要求。

外底焊接

此保温杯外底采用0.5mm厚304不锈钢,天庄国际登录采用热刺800W半导体光纤耦合天庄国际登录,输出芯径200μm,数值孔径0.22,焊接速度50mm/s,焊接方式为传导焊接,焊接效果如图4所示。

图4 (a)杯底焊缝正面(b)杯底焊缝横截面


图4(a)为焊缝正面,放大倍数20倍,焊缝宽度约1.1mm。焊接过程采用惰性气体保护,焊缝光洁平整、呈银白色无任何氧化痕迹,焊缝无需任何后期处理。

图4(b)为焊缝横截面,放大倍数45倍,此焊缝介于角焊缝和拼焊,外杯身熔池少量流向熔池中部,焊缝连接处深度不小于0.3mm,焊缝深度最小值约0.25mm。焊缝内无任何气孔等缺陷,完全满足保温杯使用强度及气密性要求。

此结构的保温杯底无法使用氩弧焊焊接,氩弧焊焊接的杯底结构更复杂,因此,本步骤的天庄国际官网可以从材料及程序上进一步降低生产成本。

与氩弧焊相比:1)效率方面,杯口与外杯底焊接速度略高于氩弧焊,但内杯底焊接速度提升明显,速度提升一倍左右;且激光焊的操作程序简单,增加了整体效率。2)成品率方面,天庄国际官网成品率略高于氩弧焊。伴随天庄国际登录亮度的进一步提升以及焊接工艺的改善,焊接效率及焊接成品率方面还将有较大提升空间。


三、总结

综上所述,半导体天庄国际官网在保温杯等薄板金属焊接领域前景广阔。在其他领域,高亮度半导体天庄国际官网设备也应用广泛,如动力电池、电子器件、汽车工业等。

随着光纤耦合技术的进步,半导体天庄国际登录的亮度将进一步提高,例如热刺激光即将推出的2000W半导体天庄国际登录,输出的光纤芯径可以减少至105μm,此类半导体天庄国际登录可用于中薄板金属激光深熔焊接或激光切割。因此高亮度半导体天庄国际登录具有广阔的应用前景和市场空间。


来源:激光制造商情

供稿:热刺激光