激光傳感器焊接技術(shù)的發(fā)展
一增队、傳感器根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)GB7665-87屠橄,傳感器定義為:能感受規(guī)定的被測量并按照一定的規(guī)律轉(zhuǎn)換成可用輸出信號的器件裝置座硕。傳感器作為檢測工具,要求檢測研究對象的物理或化學(xué)的信息泊宴,其工作過程要求穩(wěn)定屑淌、可靠、精度高钱图,所以對傳感器有以下幾個要求:
一荞狠、傳感器
根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)GB7665-87,傳感器定義為:能感受規(guī)定的被測量并按照一定的規(guī)律轉(zhuǎn)換成可用輸出信號的器件裝置撩怀。
傳感器作為檢測工具罚蛾,要求檢測研究對象的物理或化學(xué)的信息,其工作過程要求穩(wěn)定氛侨、可靠缩笤、精度高,所以對傳感器有以下幾個要求:
(1)適應(yīng)惡劣環(huán)境能力強——傳感器一般工作環(huán)境十分廣汞潦,從極寒至酷熱地區(qū)殿恤,許多在露天環(huán)境下工作,能抗飛沙走石演徘、灰塵慎陵,還應(yīng)耐潮濕,較高的抗鹽類腐蝕喻奥、酸性腐蝕的能力席纽,有抗污染氣體干擾的能力捏悬,能適應(yīng)在高溫、極寒润梯、強烈振動过牙、沖擊以及在其他條件下正常工作的能力,還應(yīng)抗噪聲能力強纺铭,信噪比高寇钉。
(2)價格適中,適于大批量生產(chǎn)——要求傳感器一致性好舶赔,適宜自動化批量生產(chǎn)扫倡,對加工設(shè)備有較高要求,以便排除人工操作帶來的不一致性和失誤竟纳。
(3)穩(wěn)定性和可靠性高——傳感器是一種高精度檢測儀器撵溃,在軍事、航空锥累、航天中應(yīng)用都有嚴(yán)格要求掸柏,產(chǎn)品都須經(jīng)過嚴(yán)格測試才能應(yīng)用。所以傳感器生產(chǎn)是一種高新技術(shù)的具體運用和體現(xiàn)淆逛。一種傳感器是否有較高的技術(shù)附加值體現(xiàn)在所包含的技術(shù)含量和加工工藝的技術(shù)是否高新。有部分傳感器由于其應(yīng)用環(huán)境的狀況需金屬封裝裳岳,一般采用焊接密封倒你,如壓力傳感器、力傳感器锡疗、霍爾傳感器鼓宿、光電傳感器、溫度傳感器等囊嘲,這類傳感器內(nèi)部有敏感元件和集成電路情键,充惰性氣體或抽真空與外界隔絕,有耐壓锯帚、氣密性要求钢墩,另有焊接強度要求和漏氣率要求,對焊接質(zhì)量要求高楞播,而且焊接過程中要求變形小用押,不能對內(nèi)部元件和微電路有損壞。目前傳感器密封焊接有電阻焊靶剑、鎢極氬弧焊蜻拨、等離子弧焊、電子束焊和激光焊桩引。
二缎讼、激光焊接
1收夸、激光焊接原理——激光是輻射的受激發(fā)射光放大的簡稱,由于其獨有的高亮度血崭、高方向性卧惜、高單色性、高相干性功氨,自誕生以來序苏,其在工業(yè)加工中的應(yīng)用十分廣泛,成為未來制造系統(tǒng)共同的加工手段捷凄。用激光焊接加工是利用高輻射強度的激光束忱详,激光束經(jīng)過光學(xué)系統(tǒng)聚焦后,其激光焦點的功率密度為104~107W/cm2借睬,加工工件置于激光焦點附近進行加熱熔化阿座,熔化現(xiàn)象能否產(chǎn)生和產(chǎn)生的強弱程度主要取決于激光作用材料表面的時間、功率密度和峰值功率奏宽∪ǎ控制上述各參數(shù)就可利用激光進行各種不同的焊接加工。
2卸窿、激光焊接的一般特點——激光焊接是利用激光束作為熱源的一種熱加工工藝腻酱,它與電子束等離子束和一般機械加工相比較,具有許多優(yōu)點:(1)激光束的激光焦點光斑小唐肩,功率密度高烧歹,能焊接一些高熔點、高強度的合金材料穗掘;(2)激光焊接是無接觸加工霸拦,沒有工具損耗和工具調(diào)換等問題。激光束能量可調(diào),移動速度可調(diào),可以多種焊接加工译荞;(3)激光焊接自動化程度高匹忙,可以用計算機進行控制,焊接速度快,功效高,可方便的進行任何復(fù)雜形狀的焊接;(4)激光焊接熱影響區(qū)小吴趴,材料變形小,無需后續(xù)工序處理侮攀;(5)激光可通過玻璃焊接處于真空容器內(nèi)的工件及處于復(fù)雜結(jié)構(gòu)內(nèi)部位置的工件锣枝;(6)激光束易于導(dǎo)向、聚焦兰英,實現(xiàn)各方向變換撇叁;(7)激光焊接與電子束加工相比較供鸠,不需要嚴(yán)格的真空設(shè)備系統(tǒng),操作方便陨闹;(8)激光焊接生產(chǎn)效率高楞捂,加工質(zhì)量穩(wěn)定可靠,經(jīng)濟效益和社會效益好趋厉。
3寨闹、激光焊接在傳感器生產(chǎn)中的工藝特點——激光用來封焊傳感器金屬外殼是目前一種最先進的加工工藝方法,主要基于激光焊接有以下特點:
(1)高的深寬比陶簿。焊縫深而窄欣骏,焊縫光亮美觀;(2)最小熱輸入航十。由于功率密度高耽晦,熔化過程極快,輸入工件熱量很低诊势,焊接速度快洲棍,熱變形小,熱影響區(qū)欣蟊铡助碰;(3)高致密性。焊縫生成過程中毒沥,熔池不斷攪拌婚乌,氣體易出,導(dǎo)致生成無氣孔熔透焊縫埋村。焊后高的冷卻速度又易使焊縫組織微細(xì)化,焊縫強度祝峻、韌性和綜合性能高魔吐;(4)強固焊縫。高溫?zé)嵩春蛯Ψ墙饘俳M份的充分吸收產(chǎn)生純化作用莱找,降低了雜質(zhì)含量酬姆,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奥溺,熔化區(qū)受污染小辞色,使焊縫強度、韌性至少相當(dāng)于甚至超過母體金屬浮定;(5)精確控制相满。因為聚焦光斑很小,焊縫可以高精度定位桦卒,光束容易傳輸與控制立美,不需要經(jīng)常更換焊炬匿又、噴咀,顯著減少停機輔助時間建蹄,生產(chǎn)效率高稿屏,光無慣性,還可以在高速下急停和重新啟始饿严。用自控光束移動技術(shù)則可焊復(fù)雜構(gòu)件滋冀;(6)非接觸、大氣環(huán)境焊接過程缓墅。因為能量來自激光凿食,工件無物理接觸,因此沒有力施加于工件乘步。另磁和空氣對激光都無影響廷碴;(7)由于平均熱輸入低,加工精度高榨降,可減少再加工費用就用,另外,激光焊接運轉(zhuǎn)費用較低扇牢,從而可降低工件成本霉处;(8)容易實現(xiàn)自動化,對光束強度與精細(xì)定位能進行有效控制椰陋。
三嫌松、激光焊接與現(xiàn)有焊接方法的比較
目前傳感器密封焊接采用的方法有:電阻焊、氬弧焊奕污、電了束焊萎羔、等離子焊等。
1碳默、電阻焊:它用來焊接薄金屬件贾陷,在兩個電極間夾緊被焊工件通過大的電流熔化電極接觸的表面,即通過工件電阻發(fā)熱來實施焊接嘱根。工件易變形髓废,電阻焊通過接頭兩邊焊合,而激光焊只從單邊進行该抒,電阻焊所用電極需經(jīng)常維護以清除氧化物和從工件粘連著的金屬慌洪,激光焊接薄金屬搭接接頭時并不接觸工件,再者凑保,光束還可進入常規(guī)焊難以焊及的區(qū)域冈爹,焊接速度快。
2、氬弧焊:使用非消耗電極與保護氣體寓蔼,常用來焊接薄工件咱贪,但焊接速度較慢,且熱輸入比激光焊大很多筛六,易產(chǎn)生變形价值。
3、等離子弧焊:與氬弧類似通溜,但其焊炬會產(chǎn)生壓縮電弧拷治,以提高弧溫和能量密度,它比氬弧焊速度快溪毕、熔深大胃琴,但遜于激光焊。
4穿汽、電子束焊:它靠一束加速高能密度電子流撞擊工件遥附,在工件表面很小密積內(nèi)產(chǎn)生巨大的熱,形成“小孔”效應(yīng)题束,從而實施深熔焊接跋岳。電子束焊的主要缺點是需要高真空環(huán)境以防止電子散射,設(shè)備復(fù)雜秸抚,焊件尺寸和形狀受到真空室的限制速和,對韓件裝配質(zhì)量要求嚴(yán)格,非真空電子束焊也可實施剥汤,但由于電子散射而聚焦不好影響效果颠放。電子束焊還有磁偏移和X射線問題,由于電子帶電吭敢,會受磁場偏轉(zhuǎn)影響碰凶,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鹿驼,需對操作人員實施保護欲低。激光焊則不需真空室和對工件焊前進行去磁處理,它可在大氣中進行蠢沿,也沒有防X射線問題伸头,所以可在生產(chǎn)線內(nèi)聯(lián)機操作匾效,也可焊接磁性材料舷蟀。四、激光焊接在傳感器生產(chǎn)的應(yīng)用前景
激光焊接技術(shù)是一種高新技術(shù)面哼,由于其獨有的特點戈勾,特別適合在傳感器密封焊中使用,目前國外許多生產(chǎn)傳感器的廠家均利用激光焊接工藝生產(chǎn)傳感器筹唠,而國內(nèi)采用此工藝的廠家不多户痒,主要是一些生產(chǎn)軍用傳感器產(chǎn)品的廠家和部分科研機構(gòu)在采用此種工藝火毕,且采用國外激光焊接機的較多。目前國內(nèi)激光焊接機在性能上已和國外產(chǎn)品相差不遠赠槽,完全可以勝任國內(nèi)生產(chǎn)傳感器的工藝要求剃炬,但價格是國外同類產(chǎn)品的1/3-1/5。為提高國內(nèi)傳感器整體水平以及發(fā)展民族激光產(chǎn)業(yè)幢戳,我國的傳感器生產(chǎn)廠家應(yīng)盡快采用國產(chǎn)激光焊接機來生產(chǎn)加工傳感器莫诲,以增加產(chǎn)品競爭力,開拓國際市場外抓。
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