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光學元件

激光傳感器在激光焊接方麵應用及其技術

星之球激光 來源:中國自動化網2011-12-16 我要評論(0 )   

激光焊接技術是一種高新技術,由於(yu) 其獨有的特點,特別適合在傳(chuan) 感器密封焊中使用,目前國外許多生產(chan) 傳(chuan) 感器的廠家均利用激光焊接工藝生產(chan) 傳(chuan) 感器,而國內(nei) 采用此工藝的廠家...

激光焊接技術是一種高新技術,由於(yu) 其獨有的特點,特別適合在傳(chuan) 感器密封焊中使用,目前國外許多生產(chan) 傳(chuan) 感器的廠家均利用激光焊接工藝生產(chan) 傳(chuan) 感器,而國內(nei) 采用此工藝的廠家不多,我國的傳(chuan) 感器生產(chan) 廠家應盡快采用國產(chan) 激光焊接機來生產(chan) 加工傳(chuan) 感器,以增加產(chan) 品競爭(zheng) 力,開拓國際市場。

 

一、傳(chuan) 感器
根據國家標準GB7665-87,傳(chuan) 感器定義(yi) 為(wei) :能感受規定的被測量並按照一定的規律轉換成可用輸出信號的器件裝置。傳(chuan) 感器作為(wei) 檢測工具,要求檢測研究對象的物理或化學的信息,其工作過程要求穩定、可靠、精度高,所以對傳(chuan) 感器有以下幾個(ge) 要求:



(1)適應惡劣環境能力強
傳(chuan) 感器一般工作環境十分廣,從(cong) 極寒至酷熱地區,許多在露天環境下工作,能抗飛沙走石、灰塵,還應耐潮濕,較高的抗鹽類腐蝕、酸性腐蝕的能力,有抗汙染氣體(ti) 幹擾的能力,能適應在高溫、極寒、強烈振動、衝(chong) 擊以及在其他條件下正常工作的能力,還應抗噪聲能力強,信噪比高。



(2)價(jia) 格適中,適於(yu) 大批量生產(chan)
要求傳(chuan) 感器一致性好,適宜自動化批量生產(chan) ,對加工設備有較高要求,以便排除人工操作帶來的不一致性和失誤。



(3)穩定性和可靠性高
傳(chuan) 感器是一種高精度檢測儀(yi) 器,在軍(jun) 事、航空、航天中應用都有嚴(yan) 格要求,產(chan) 品都須經過嚴(yan) 格測試才能應用。所以傳(chuan) 感器生產(chan) 是一種高新技術的具體(ti) 運用和體(ti) 現。一種傳(chuan) 感器是否有較高的技術附加值體(ti) 現在所包含的技術含量和加工工藝的技術是否高新。  有部分傳(chuan) 感器由於(yu) 其應用環境的狀況需金屬封裝,一般采用焊接密封,如壓力傳(chuan) 感器、力傳(chuan) 感器、霍爾傳(chuan) 感器、光電傳(chuan) 感器、溫度傳(chuan) 感器等,這類傳(chuan) 感器內(nei) 部有敏感元件和集成電路,充惰性氣體(ti) 或抽真空與(yu) 外界隔絕,有耐壓、氣密性要求,另有焊接強度要求和漏氣率要求,對焊接質量要求高,而且焊接過程中要求變形小,不能對內(nei) 部元件和微電路有損壞。目前傳(chuan) 感器密封焊接有電阻焊、鎢極氬弧焊、等離子弧焊、電子束焊和激光焊。

二、激光焊接
1. 激光焊接原理
激光是輻射的受激發射光放大的簡稱,由於(yu) 其獨有的高亮度、高方向性、高單色性、高相幹性,自誕生以來,其在工業(ye) 加工中的應用十分廣泛,成為(wei) 未來製造係統共同的加工手段。  用激光焊接加工是利用高輻射強度的激光束,激光束經過光學係統聚焦後,其激光焦點的功率密度為(wei) 104~107W/cm2,加工工件置於(yu) 激光焦點附近進行加熱熔化,熔化現象能否產(chan) 生和產(chan) 生的強弱程度主要取決(jue) 於(yu) 激光作用材料表麵的時間、功率密度和峰值功率。控製上述各參數就可利用激光進行各種不同的焊接加工。



2. 激光焊接的一般特點
激光焊接是利用激光束作為(wei) 熱源的一種熱加工工藝,它與(yu) 電子束等離子束和一般機械加工相比較,具有許多優(you) 點:
激光束的激光焦點光斑小,功率密度高,能焊接一些高熔點、高強度的合金材料。
激光焊接是無接觸加工,沒有工具損耗和工具調換等問題。激光束能量可調,移動速度可調,可以多種焊接加工。
激光焊接自動化程度高,可以用計算機進行控製,焊接速度快,功效高,可方便的進行任何複雜形狀的焊接。
  激光焊接熱影響區小,材料變形小,無需後續工序處理。
  激光可通過玻璃焊接處於(yu) 真空容器內(nei) 的工件及處於(yu) 複雜結構內(nei) 部位置的工件。
  激光束易於(yu) 導向、聚焦,實現各方向變換。
  激光焊接與(yu) 電子束加工相比較,不需要嚴(yan) 格的真空設備係統,操作方便。
  激光焊接生產(chan) 效率高,加工質量穩定可靠,經濟效益和社會(hui) 效益好。

 

3. 激光焊接在傳(chuan) 感器生產(chan) 中的工藝特點。

激光用來封焊傳(chuan) 感器金屬外殼是目前一種最先進的加工工藝方法,主要基於(yu) 激光焊接有以下特點:

(1) 高的深寬比。焊縫深而窄,焊縫光亮美觀。

(2) 最小熱輸入 。由於(yu) 功率密度高,熔化過程極快,輸入工件熱量很低,焊接速度快,熱變形小,熱影響區小。

(3) 高致密性。焊縫生成過程中,熔池不斷攪拌,氣體(ti) 易出,導致生成無氣孔熔透焊縫。焊後高的冷卻速度又易使焊縫組織微細化,焊縫強度、韌性和綜合性能高。

(4) 強固焊縫。高溫熱源和對非金屬組份的充分吸收產(chan) 生純化作用,降低了雜質含量,改變夾雜尺寸和其在熔池中的分布,焊接過程中無需電極或填充焊絲(si) ,熔化區受汙染小,使焊縫強度、韌性至少相當於(yu) 甚至超過母體(ti) 金屬。

(5) 精確控製。因為(wei) 聚焦光斑很小,焊縫可以高精度定位,光束容易傳(chuan) 輸與(yu) 控製,不需要經常更換焊炬、噴咀,顯著減少停機輔助時間,生產(chan) 效率高,光無慣性,還可以在高速下急停和重新啟始。用自控光束移動技術則可焊複雜構件。

(6) 非接觸、大氣環境焊接過程。因為(wei) 能量來自激光,工件無物理接觸,因此沒有力施加於(yu) 工件。另磁和空氣對激光都無影響。

(7) 由於(yu) 平均熱輸入低,加工精度高,可減少再加工費用,另外,激光焊接運轉費用較低,從(cong) 而可降低工件成本。

(8) 容易實現自動化,對光束強度與(yu) 精細定位能進行有效控製。



三、激光焊接與(yu) 現有焊接方法的比較

目前傳(chuan) 感器密封焊接采用的方法有:電阻焊、氬弧焊、電了束焊、等離子焊等。

1. 電阻焊:它用來焊接薄金屬件,在兩(liang) 個(ge) 電極間夾緊被焊工件通過大的電流熔化電極接觸的表麵,即通過工件電阻發熱來實施焊接。工件易變形,電阻焊通過接頭兩(liang) 邊焊合,而激光焊隻從(cong) 單邊進行,電阻焊所用電極需經常維護以清除氧化物和從(cong) 工件粘連著的金屬,激光焊接薄金屬搭接接頭時並不接觸工件,再者,光束還可進入常規焊難以焊及的區域,焊接速度快。

2. 氬弧焊:使用非消耗電極與(yu) 保護氣體(ti) ,常用來焊接薄工件,但焊接速度較慢,且熱輸入比激光焊大很多,易產(chan) 生變形。

3. 等離子弧焊:與(yu) 氬弧類似,但其焊炬會(hui) 產(chan) 生壓縮電弧,以提高弧溫和能量密度,它比氬弧焊速度快、熔深大,但遜於(yu) 激光焊。

4.電子束焊:它靠一束加速高能密度電子流撞擊工件,在工件表麵很小密積內(nei) 產(chan) 生巨大的熱,形成"小孔"效應,從(cong) 而實施深熔焊接。電子束焊的主要缺點是需要高真空環境以防止電子散射,設備複雜,焊件尺寸和形狀受到真空室的限製,對韓件裝配質量要求嚴(yan) 格,非真空電子束焊也可實施,但由於(yu) 電子散射而聚焦不好影響效果。電子束焊還有磁偏移和X射線問題,由於(yu) 電子帶電,會(hui) 受磁場偏轉影響,故要求電子束焊工件焊前去磁處理。X射線在高壓下特別強,需對操作人員實施保護。激光焊則不需 真空室和對工件焊前進行去磁處理,它可在大氣中進行,也沒有防X射線問題,所以可在生產(chan) 線內(nei) 聯機操作,也可焊接磁性材料。

四、激光焊接在傳(chuan) 感器生產(chan) 的應用前景

激光焊接技術是一種高新技術,由於(yu) 其獨有的特點,特別適合在傳(chuan) 感器密封焊中使用,目前國外許多生產(chan) 傳(chuan) 感器的廠家均利用激光焊接工藝生產(chan) 傳(chuan) 感器,而國內(nei) 采用此工藝的廠家不多,主要是一些生產(chan) 軍(jun) 用傳(chuan) 感器產(chan) 品的廠家和部分科研機構在采用此種工藝,且采用國外激光焊接機的較多。目前國內(nei) 激光焊接機在性能上已和國外產(chan) 品相差不遠,完全可以勝任國內(nei) 生產(chan) 傳(chuan) 感器的工藝要求,但價(jia) 格是國外同類產(chan) 品的1/3-1/5。為(wei) 提高國內(nei) 傳(chuan) 感器整體(ti) 水平以及發展民族激光產(chan) 業(ye) ,我國的傳(chuan) 感器生產(chan) 廠家應盡快采用國產(chan) 激光焊接機來生產(chan) 加工傳(chuan) 感器,以增加產(chan) 品競爭(zheng) 力,開拓國際市場。#p#分頁標題#e#

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