焊接技術(shù)是19世紀(jì)末、20世紀(jì)初發(fā)展起來的一種重要的金屬加工工藝。由于它具有一系列技術(shù)上和經(jīng)濟(jì)上的優(yōu)越性,目前已發(fā)展成為一門獨(dú)立的學(xué)科，廣泛應(yīng)用于航空、航天、原子能、化工、造船、電子技術(shù)、建筑、交通等工業(yè)部門。
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焊接簡介
焊接是被焊工件的材質(zhì)(同種或異種)，通過加熱或加壓或兩者并用，并且用或不用填充材料，使工件的材質(zhì)達(dá)到原子間的結(jié)合而形成永久性連接的工藝過程。
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常用焊接方法分類
焊接方法的分類很多，按照焊接過程中金屬所處狀態(tài)的不同，可以把焊接方法分為熔化焊、壓力焊和釬焊三類。每類又可以分為各種不同的焊接方法，如下圖。
1.熔焊：熔焊是焊接過程中，將焊件接頭加熱至熔化狀態(tài)，不加壓完成焊接的方法。在加熱的條件下增強(qiáng)了金屬的原子動能，促進(jìn)原子間的相互擴(kuò)散，當(dāng)被焊金屬加熱至溶化狀態(tài)形成液體熔池時，原子之間可以充分?jǐn)U散和緊密接觸，因此冷卻凝固后，即形成牢固的焊接接頭。常見的氣焊、電弧焊、電渣焊、氣體保護(hù)焊等都屬于熔焊的方法。
2.壓焊：壓焊是焊接過程中必須對焊件施加壓力(加熱或不加熱)，以完成的焊接方法。
這類焊接有兩種形式，一是將被焊金屬接觸部分加熱至塑性狀態(tài)或局部熔化狀態(tài)，然后施加一定的壓力，以使金屬原子間相互結(jié)合形成牢固的焊接接頭，如鍛焊、接觸焊、摩擦焊和氣壓焊等就是這種壓焊方法。
二是不進(jìn)行加熱，僅在被焊金屬的接觸面上施加足夠的壓力，借助于壓力所引起的塑性變形，以使原子間相互接近而獲得牢固的接頭，這種方法有冷壓焊、爆炸焊等(主要用于復(fù)合鋼板)。
3.釬焊：是采用比母材熔點低的金屬材料,將焊件和釬料加熱到高于釬料熔點，低于母材熔點的溫度,利用液態(tài)釬料潤濕母材，填充接頭之間間隙并與母材相互擴(kuò)散實現(xiàn)聯(lián)接焊件的方法。常見的釬焊方法有烙鐵焊、火焰釬焊。
現(xiàn)代焊接的能量來源有很多種，包括氣體焰、電弧、激光、電子束、摩擦和超聲波等。除了在工廠中使用外，焊接還可以在多種環(huán)境下進(jìn)行，如野外、水下和太空。超聲波焊接屬于壓焊的一種，激光點焊屬于熔焊的一種，下面分別詳細(xì)介紹這兩種常用的焊接方式。
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超聲波焊接
超聲波焊接是利用高頻振動波傳遞到兩個需焊接的物體表面，在加壓的情況下，使兩個物體表面相互摩擦而形成分子層之間的熔合。一套超聲波焊接系統(tǒng)的主要組件包括超聲波發(fā)生器、換能器、變幅桿、焊頭三聯(lián)組、模具和機(jī)架。
超聲波焊接工藝類型
1）熔接法：以超音波超高頻率振動的焊頭在適度壓力下，使二塊塑膠的接合面產(chǎn)生摩擦熱而瞬間熔融接合。
2）成型：將凹狀的焊頭壓著于塑膠品外圈，焊頭發(fā)出超音波超高頻振動后將塑膠溶融成形而包覆于金屬物件使其固定。
3）埋植：借著焊頭之傳道及適當(dāng)之壓力，瞬間將金屬零件（如螺母、螺桿等）擠入預(yù)留入塑膠孔內(nèi)。
4）鉚焊：鉚焊法指的是振動的焊頭壓制物品的突起處使其熱熔為鉚釘狀，從而使兩物體機(jī)械鉚合。
5）點焊：點焊指的是對于焊線不易設(shè)計的物體進(jìn)行分點焊接，同樣可達(dá)到熔接效果。
超聲波焊接特點
超聲波的應(yīng)用范圍比較廣，節(jié)能環(huán)保且精度高。
1）超聲波金屬焊接優(yōu)點：
a、焊接材料不熔融，不脆弱金屬特性；
b、焊接后導(dǎo)電性好，電阻系數(shù)極低或近乎零；
c、對焊接金屬表面要求低，氧化或電鍍均可焊接；
d、焊接時間短，不需任何助焊劑、氣體、焊料；
e、焊接無火花，環(huán)保安全。
超聲波焊接注意要點
a、當(dāng)焊接工件的厚度及硬度提高時，焊接所需功率呈指數(shù)增大，因而增加了超聲波焊機(jī)的制造成本。當(dāng)所需功率過大時，聲學(xué)系統(tǒng)的設(shè)計制造和工藝效果都會產(chǎn)生一系列較難解決的問題，因此，當(dāng)前主要限于絲、箔、片等較細(xì)較薄的工件焊接；
b、當(dāng)前超聲波焊接系統(tǒng)的接頭形式僅限于搭接，且受工具頭的限制，工件只能在焊接系統(tǒng)允許的尺寸范圍內(nèi)伸入，焊接的接頭形式和尺寸范圍局限性較大；
c、當(dāng)前對于超聲波焊接的質(zhì)量檢測較為困難，一般的檢測方法難以在生產(chǎn)過程中進(jìn)行實時監(jiān)控，無損檢測的方法尚未達(dá)到普及狀態(tài)。
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激光點焊
激光焊是一種以聚焦的激光束作為能源轟擊焊件所產(chǎn)生的熱量進(jìn)行焊接的方法。由于激光具有折射、聚焦等光學(xué)性質(zhì)，使得激光焊非常適合于微型零件和可達(dá)性很差的部位的焊接。激光焊還有熱輸入低，焊接變形小，不受電磁場影響等特點。
激光焊接特點
a、可將入熱量降到低的需要量，熱影響區(qū)金相變化范圍小，且因熱傳導(dǎo)所導(dǎo)致的變形亦低；
b、可降低厚板焊接所需的時間甚至可省掉填料金屬的使用；
c、不需使用電極，沒有電極污染或受損的顧慮。且因不屬于接觸式焊接制程，機(jī)具的耗損及變形可降至低；
d、工件可放置在封閉的空間（經(jīng)抽真空或內(nèi)部氣體環(huán)境在控制下）；
e、激光束可聚焦在很小的區(qū)域，可焊接小型且間隔相近的部件；
f、可焊材質(zhì)種類范圍大，亦可相互接合各種異質(zhì)材料；
g、易于以自動化進(jìn)行高速焊接，亦可以數(shù)位或電腦控制。?
激光焊接工藝參數(shù)
(1)功率密度：功率密度是激光加工中最關(guān)鍵的參數(shù)之一。采用較高的功率密度，在微秒時間范圍內(nèi)，表層即可加熱至沸點，產(chǎn)生大量汽化。因此，高功率密度對于材料去除加工，如打孔、切割、雕刻有利。對于較低功率密度，表層溫度達(dá)到沸點需要經(jīng)歷數(shù)毫秒，在表層汽化前，底層達(dá)到熔點，易形成良好的熔融焊接。因此，在傳導(dǎo)型激光焊接中，功率密度在范圍在10^4~10^6W/CM^2。
(2)激光脈沖波形：激光脈沖波形在激光焊接中是一個重要問題，尤其對于薄片焊接更為重要。當(dāng)高強(qiáng)度激光束射至材料表面，金屬表面將會有60~98%的激光能量反射而損失掉，且反射率隨表面溫度變化。在一個激光脈沖作用期間內(nèi)，金屬反射率的變化很大。
(3)激光脈沖寬度：脈寬是脈沖激光焊接的重要參數(shù)之一，它既是區(qū)別于材料去除和材料熔化的重要參數(shù)，也是決定加工設(shè)備造價及體積的關(guān)鍵參數(shù)。
(4)焊接速度：焊接速度的快慢會影響單位時間內(nèi)的熱輸入量，焊接速度過慢，則熱輸入量過大，導(dǎo)致工件燒穿，焊接速度過快，則熱輸入量過小，造成工件焊不透。
激光焊接注意要點
a、焊件位置需非常精確，務(wù)必在激光束的聚焦范圍內(nèi)；
b、焊件需使用夾治具時，必須確保焊件的終位置需與激光束將沖擊的焊點對準(zhǔn)；
c、可焊厚度受到限制滲透厚度遠(yuǎn)超過19mm的工件，生產(chǎn)線上不適合使用激光焊接；
d、高反射性及高導(dǎo)熱性材料如鋁、銅及其合金等，焊接性會受激光所改變；
e、當(dāng)進(jìn)行中能量至高能量的激光束焊接時，需使用等離子控制器將熔池周圍的離子化氣體驅(qū)除，以確保焊道的再出現(xiàn)；
f、能量轉(zhuǎn)換效率太低，通常低于10%；
g、焊道快速凝固，可能有氣孔及脆化的顧慮。
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