2023-06-28 18:04:15
金密激光是一家专业从事激光密封焊接技术的企业，为各行各业提供高质量、高效率、高性能的激光焊接解决方案。在本文中，我们将向您介绍一种我们擅长的激光焊接应用领域——钛合金激光焊接。钛合金是一种具有低密度、高强度、高韧性、高耐腐蚀性和高温性能的优异材料，在航空航天、汽车、医疗等领域有着广泛的应用和优势。然而，钛合金的焊接也面临着许多挑战，如易氧化、难熔、易变形等。为了解决这些问题，我们采用了一种先进的激光焊接技术——手套箱激光焊接机，可以在密闭的手套箱内进行激光焊接，避免了未凝固的焊缝接触空气被氧化，保证了焊缝的质量和性能。本文将从以下几个方面介绍钛合金激光焊接的原理、优势、特点和应用案例。
钛合金是一种由钛和其他元素(如铝、钒、锆、锰等)组成的合金，具有以下几个显著的特点 ：
- 低密度：钛合金的密度一般在4.5~5.0g/cm³之间，比铁低约40%，比铝高约60%，是一种轻质材料。
- 高强度：钛合金的强度一般在800~1200MPa之间，比铁高约2倍，比铝高约4倍，是一种高强度材料。
- 高韧性：钛合金的韧性一般在30~50J/cm之间，比铁高约3倍，比铝高约10倍，是一种高韧性材料。
- 高耐腐蚀性：钛合金在空气、水、海水等多种介质中都能形成稳定的氧化膜，具有良好的抗氧化、抗点蚀、抗应力腐蚀等能力，是一种高耐腐蚀材料。
- 高温性能：钛合金在高温下仍能保持较高的强度和韧性，不易软化和熔化，具有良好的抗热疲劳、抗热变形、抗热裂纹等能力，是一种高温材料。
由于钛合金具有以上的优异特点，因此在航空航天、汽车、医疗等领域有着广泛的应用和优势 ：
- 航空航天：钛合金在航空航天领域主要用于制造飞机、火箭、卫星等的结构件、发动机件、导弹件等，以提高其轻量化、强度化、耐热化和耐腐蚀化的水平 。
- 汽车：钛合金在汽车领域主要用于制造汽车的发动机件、底盘件、悬挂件、排气系统等，以提高其动力性能、安全性能、节能性能和环保性能 。
- 医疗：钛合金在医疗领域主要用于制造人工关节、牙科植入物、外科器械等，以提高其生物相容性、机械稳定性和耐腐蚀性 。
激光焊接的原理是利用高能量密度的激光束作为热源，将激光束聚焦在工件表面，使工件熔化或汽化，形成熔池或小孔，从而实现金属连接。激光焊接的过程可以分为两种类型：热传导型焊接和深熔型焊接。
- 热传导型焊接：这是一种利用激光束的热能使工件表面和内部逐渐加热和熔化的焊接方法，适用于功率密度较低(10^4~10^6 W/cm)的激光焊接。该方法的特点是焊缝深宽比较小，变形较小，适用于薄壁材料或低速焊接。
- 深熔型焊接：这是一种利用激光束的高能量使工件表面迅速汽化形成小孔，然后利用小孔内的高温蒸汽和周围的熔融金属形成动态平衡的焊接方法，适用于功率密度较高(>10^6 W/cm)的激光焊接。该方法的特点是焊缝深宽比较大，效率较高，适用于厚壁材料或高速焊接。
激光焊接与传统焊接相比，具有以下几个优势：
- 速度快、深度大、变形小：由于激光束具有高能量密度、方向性好、可聚焦等特点，可以在极短时间内产生高温、高压的热源区，使工件快速熔化或汽化，形成深而窄的焊缝。同时，由于激光束作用范围小，热影响区小，冷却速度快，因此工件变形也很小。
- 非接触加工、操作灵活：由于激光束可以通过光学系统进行传输和控制，不需要与工件直接接触，也不需要电极或工具的更换和维护，因此可以在大气中或特殊条件下进行焊接。同时，由于激光束可以通过镜头、棱镜、扫描镜等元件进行分光、聚焦、偏转等操作，因此可以对不同形状和位置的工件进行灵活的加工。
- 可焊难熔材料和异种材料：由于激光束具有高温、高压、高速等特点，可以使一些难以用传统方法焊接的材料如钛、石英等进行有效的连接。同时，由于激光束可以实现精确控制和微区加热，可以减少异种材料之间的相互扩散和反应。
手套箱激光焊接机是一种将激光焊接设备和手套箱系统相结合的一体化设备，可以在密闭的手套箱内进行激光焊接，避免了未凝固的焊缝接触空气被氧化，保证了焊缝的质量和性能。手套箱激光焊接机在焊接钛合金时具有以下几个特点和优势：
- 能够有效避免未凝固的焊缝接触空气被氧化，使焊接过程完全在手套箱舱内进行，保证了焊缝的力学性能和耐腐蚀性能。这是因为钛合金在高温下容易与氧、氮、氢等气体发生化学反应，形成氧化物、氮化物、氢化物等，导致焊缝的强度和韧性下降。因此，钛合金焊接需要在严格的惰性气体保护下进行，或者采用真空焊接的方法。手套箱激光焊接机可以在手套箱内随意配比氩气、氮气、氦气等惰性气体，用于各种环境的焊接。
- 能够在室温或特殊条件下进行焊接，焊接设备装置简单，不需要真空室或密闭容器，也不需要填充材料或钎剂。这是因为激光焊接是一种非接触式的焊接方法，不需要与工件直接接触，也不需要电极或工具的更换和维护，因此可以在大气中或特殊条件下进行焊接。手套箱激光焊接机可以根据工件的形状和尺寸，选择合适的激光功率、速度、离焦量等参数，使得激光束能够准确地照射在工件表面，并形成理想的熔池和深宽比。
- 能够实现高精度、高效率、高致密性和高强度的焊接，由于激光焊接具有高速、深度大、变形小、热影响区小等特点，并能对异种材料施焊。这是因为激光束具有高能量密度、方向性好、可聚焦等特点，可以在极短时间内产生高温、高压的热源区，使工件快速熔化或汽化，形成深而窄的焊缝。同时，由于激光束作用范围小，热影响区小，冷却速度快。
以下是我司五月份为上海一家医疗器械公司进行钛合金激光焊接打样测试效果。在手套箱中完成的激光焊接焊缝平滑完整，无气孔、裂缝等缺陷，并经客户测试后达到了所需气密等级要求。
通过本文，您可以了解到钛合金激光焊接的原理、优势、特点和应用案例。钛合金激光焊接与传统焊接相比，具有速度快、深度大、变形小、非接触加工、操作灵活、可焊难熔材料和异种材料等优势。手套箱激光焊接机在焊接钛合金时具有能够有效避免氧化、能够在室温或特殊条件下进行焊接、能够实现高精度、高效率、高致密性和高强度的焊接等特点和优势。我们拥有丰富的钛合金激光密封焊接经验。如果您对我们的产品或服务感兴趣，请随时联系我们，我们将竭诚为您提供最佳的解决方案。谢谢您的阅读!
