什么是金屬焊接?
金屬的焊接性指的是金屬材料對焊接工藝的適應(yīng)性,主要是指在特定的焊接工藝條件下獲得高質(zhì)量焊接接頭的難易程度。廣義上,"焊接性"的概念還包括"可用性"和"可靠性"。焊接性取決于材料的特性和所使用的工藝條件。金屬材料的焊接性并不是靜態(tài)的,而是隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展而發(fā)展。例如,對于原本被認為焊接性差的材料,隨著科技的進步,新的焊接方法變得更容易焊接,也就是焊接性變得更好。因此,我們不能只討論工藝條件而忽略焊接性。
焊接性包括兩個方面:一是接頭性能,即在特定的焊接工藝條件下形成焊接缺陷的敏感性;二是實際性能,即在特定的焊接工藝條件下,焊接接頭對使用要求的適應(yīng)性。
焊接種類
- 激光焊接(LBW)
- 超聲波焊接(USW)
- 擴散焊接(DFW)
- 等等
- 焊接是一種通過加熱材料(通常是金屬)的表面使其熔化,然后讓其冷卻凝固的過程,通常還會加入填充材料。材料的焊接性指的是在一定的工藝條件下,材料進行焊接的能力,這取決于材料的特性和所使用的焊接工藝。
- 焊接性可以分為兩個方面:接頭性能和實際性能。接頭性能指的是在一定的焊接工藝條件下形成焊接缺陷的敏感性,而實際性能指的是在一定的焊接工藝條件下,焊接接頭對使用要求的適應(yīng)性。
- 有各種各樣的焊接方法,包括激光焊接(LBW)、超聲波焊接(USW)和擴散焊接(DFW)等。選擇焊接方法取決于被連接的材料、材料的厚度、所需的接頭強度等因素。
什么是激光焊接?
激光焊接,也被稱為激光束焊接(“LBW”),是一種制造技術(shù),通過激光束將兩個或多個材料(通常是金屬)連接在一起。
這是一種非接觸的過程,需要從被焊接零件的一側(cè)進入焊接區(qū)域。
激光產(chǎn)生的熱量使得接頭兩側(cè)的材料熔化,當熔融材料混合并重新凝固時,將零件融合在一起。
焊接是通過強烈的激光光束快速加熱材料而形成的,通常計算單位為毫秒。
激光束是一種相干(單相)單一波長(單色)的光束。激光束具有低束發(fā)散度和高能量含量,當它照射到表面時會產(chǎn)生熱量。
與所有形式的焊接一樣,使用激光束焊接時細節(jié)很重要??梢允褂貌煌募す馄骱透鞣N激光束焊接工藝,并且在某些情況下激光焊接可能不是最佳選擇。
激光焊接適用哪些金屬
適用于激光焊接的金屬材料包括:
- 不銹鋼(Stainless Steel):不銹鋼具有良好的焊接性能,常用于激光焊接。它具有耐腐蝕性、高強度和耐熱性。
- 鋁合金(Aluminum Alloys):鋁合金適合激光焊接,因為它們具有較好的導(dǎo)熱性和導(dǎo)電性。激光焊接可以快速將鋁合金零件連接在一起。
- 鈦合金(Titanium Alloys):鈦合金在激光焊接中表現(xiàn)出良好的焊接性能。它們具有優(yōu)異的耐腐蝕性和高強度-重量比,因此廣泛用于航空航天和醫(yī)療器械等領(lǐng)域。
- 鎳合金(Nickel Alloys):鎳合金具有良好的耐高溫性和耐腐蝕性,適合激光焊接。它們常用于航空發(fā)動機、石油化工和核能等高溫和腐蝕環(huán)境中。
- 鋼材(Steel):鋼材是常見的激光焊接材料之一。不同類型的鋼材可以通過激光焊接進行高強度的連接,包括碳鋼、合金鋼和不銹鋼等。
值得注意的是,不同的金屬材料具有不同的熔點、導(dǎo)熱性和熱傳導(dǎo)性,因此在激光焊接時需要針對不同的金屬材料選擇合適的激光參數(shù)和焊接工藝。此外,有些金屬材料可能對激光輻射更敏感,因此在激光焊接時需要采取適當?shù)陌踩胧?/p>
- Molybdenum
超聲波焊接
超聲波焊接(USW)是通過高頻機械運動產(chǎn)生的熱量來連接或改性熱塑性塑料的過程。它通過將高頻電能轉(zhuǎn)化為高頻機械運動來實現(xiàn)。該機械運動和施加的力共同在塑料零件的接合表面(接合區(qū)域)產(chǎn)生摩擦熱,使塑料材料熔化并在零件之間形成分子結(jié)合。
超聲波焊接適用于許多金屬材料,包括但不限于:
- 鋁(Aluminum)
- 銅(Copper)
- 鎳(Nickel)
- 鋼(Steel)
- 鈦(Titanium)
- 鋅(Zinc)
- 錫(Tin)
- 合金材料(如鋁合金、鎳合金等)
這些金屬材料在超聲波焊接時可以通過高頻振動和壓力的作用下實現(xiàn)牢固的焊接。超聲波焊接常用于電子、汽車、航空航天、醫(yī)療器械等領(lǐng)域,用于連接和固定金屬零件。然而,具體應(yīng)用時仍需根據(jù)金屬材料的特性和焊接需求進行實際評估和測試。
超聲波焊接的基本原理
超聲波焊接是一種利用高頻機械振動產(chǎn)生的熱量來連接或改性熱塑性塑料的方法。它的基本原理如下:
- 高頻機械振動:通過超聲波發(fā)生器產(chǎn)生高頻電信號,將電能轉(zhuǎn)化為機械振動能量。這種振動通常是縱向的,并以高頻的方式傳遞到焊接部位。
- 接觸面摩擦:將要焊接的塑料零件放置在一起,施加一定的壓力使它們緊密接觸。超聲波振動在接觸面上產(chǎn)生摩擦,使接合區(qū)域的塑料材料迅速升溫。
- 材料熔化:由于摩擦產(chǎn)生的熱量,接合區(qū)域的塑料材料迅速升溫并熔化。塑料材料的熔化溫度取決于其性質(zhì)和組成。
- 分子結(jié)合:當塑料材料熔化時,施加的壓力將塑料零件緊密地壓合在一起。在熔融狀態(tài)下,塑料材料的分子鏈相互交纏并形成分子結(jié)合,形成堅固的焊接接頭。
超聲波焊接的基本原理是通過高頻機械振動和摩擦熱來實現(xiàn)塑料材料的熔化和連接。這種焊接方法適用于許多熱塑性塑料,并具有快速、高效和可靠的特點。
擴散焊(Diffusion Welding,DFW)
擴散焊的過程如下:
- 將兩個不同濃度的工件[1]放置在兩個壓力機[2]之間。每種工件組合都需要獨特的壓力機,因此如果產(chǎn)品設(shè)計發(fā)生變化,就需要新的設(shè)計。
- 系統(tǒng)接收相當于材料熔點約50-70%的熱量,增加兩種材料的原子活動性。
- 壓力機被壓合在一起,導(dǎo)致接觸區(qū)域[3]的材料原子開始在兩種材料之間擴散。擴散是由于工件具有不同的濃度,而熱量和壓力只是使擴散過程更容易。因此,壓力用于使材料接觸面盡可能接近,以便原子更容易擴散。當達到所需的原子擴散比例時,移除熱量和壓力,完成焊接過程。
- 擴散焊適用于多種金屬材料,特別是高熔點和相似熔點的金屬。以下是一些適合擴散焊的金屬:
- 鋼:包括不銹鋼、碳鋼等。
-
- 鋁及其合金:如鋁合金、鋁鎂合金等。
- 鎳及其合金:如鎳基合金、鎳鈷合金等。
- 鈦及其合金:如鈦合金、鈦鋁合金等。
- 銅及其合金:如銅鋅合金、銅錫合金等。
- 鋯及其合金:如鋯合金、鋯鈦合金等。
- 鐵及其合金:如鐵鉻合金、鐵鎳合金等。
這只是一些常見的適用于擴散焊的金屬材料,實際上,許多其他金屬也可以進行擴散焊。具體選擇何種金屬進行擴散焊,需要根據(jù)工件的要求和應(yīng)用環(huán)境來確定。