激光焊接从薄小零件或器件的焊接发展到现在的大功率激光焊接,经历了近40年的发展。涉及的材料几乎涵盖所有金属材料,越来越广泛地应用于汽车、航空航天等、国防工业、造船、海洋工程、核电设备等领域。然而,激光焊接的缺点也逐渐显现出来。
首先,激光设备价格昂贵,一次性投资大,激光焊接本身的间隙适应性差,即极小的激光聚焦光斑,对之前工件的加工质量要求太高。焊接,工艺要求严格定位和组装。典型的大允许焊缝间隙不超过材料厚度的0.1倍,这需要特殊且昂贵的焊接夹具。
其次,激光焊接作为一种以自熔焊为主的焊接方法,一般不使用填充金属,因此在焊接一些高性能材料时,很难控制焊缝的成分和组织。高焊接速度会导致高凝固速率,这会在焊缝中产生裂纹或气孔,从而导致比传统焊接方法更脆的结构。
铝、铜和金等高反射材料很难用 YAG 激光器焊接,而用 COz 激光器更难焊接。针对这些缺点,激光-电弧复合焊(以下简称激光复合焊)应运而生。激光复合焊结合了激光焊熔深大、速度快、变形小等优点,具有间隙敏感性低、焊接适应性好等特点。是一种优质高效的焊接方法。其特点如下。
(1)可降低工件的装配要求,间隙适应性好。
(2)有利于减少毛孔的倾向。
(3)可以在较低的激光功率下实现较大的熔深和焊接速度,有利于降低成本。
(4)电弧对等离子体有稀释作用,可降低对激光器的屏蔽作用;同时,激光对电弧具有引导和聚焦作用,提高了焊接过程的稳定性。
(5)使用弧焊填充焊丝可以改善焊缝的成分和性能,这对焊接特殊材料或异种材料具有重要意义。