激光傳感器焊接技術(shù)講解

1、激光傳感器焊接技術(shù)一、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。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，其工作過程要求穩(wěn)定、可靠、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，從極寒至酷熱地區(qū)，許多在露天環(huán)境下工作，能抗飛沙走石、灰塵，還應(yīng) 耐潮濕，較高的抗鹽類腐蝕、酸性腐蝕的能力，有抗污染氣體干擾的一、 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。傳感器作為檢測工具， 要求檢測研究對象的物

2、理或化學(xué)的信息，其工作過程要求穩(wěn)定、可靠、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，從極寒至酷熱地區(qū)，許多在露天 環(huán)境下工作，能抗飛沙走石、灰塵，還應(yīng)耐潮濕，較高的抗鹽類腐蝕、酸性腐 蝕的能力，有抗污染氣體干擾的能力，能適應(yīng)在高溫、極寒、強烈振動、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，信噪比高。(2) 價格適中，適于大批量生產(chǎn)。要求傳感器一致性好，適宜自動化批量生產(chǎn)，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。(3) 穩(wěn)定性和可靠性高傳感器是一種高精度檢測儀器，在軍事、航空、航天中應(yīng)用都 有嚴(yán)格要求，產(chǎn)品都須經(jīng)過

3、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)。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，一般采用焊接密封，如壓力傳感器、力傳感器、霍爾傳感器、光電傳 感器、溫度傳感器等，這類傳感器內(nèi)部有敏感元件和集成電路，充 惰性氣體 或 抽真空與外界隔絕，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(zhì)量要求高，而且焊接過程中要求變形小，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、鎢極氬弧焊、等離子弧焊、 電子 束焊和 激光焊。、激光焊接1 、激光焊接原理激光是輻射的受激發(fā)

4、射光放大的簡稱，由于其獨有的高亮度、高方向性、高單色性、高相干性，自誕生以來，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。用激光焊接加工是利用高輻射強度的 激光束，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 104107WCm2加工工件置于激光焦點附近進行加熱熔化，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?？刂粕鲜龈鲄?shù)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熱源的一種熱加工工藝，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，功率密

5、度高，能焊接一些高熔點、高強 度的合金材料。(2) 激光焊接是無接觸加工，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。(3) 激光焊接自動化程度高，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，材料變形小，無需后續(xù)工序處理。(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。(6) 激光束易于導(dǎo)向、聚焦，實現(xiàn)各方向變換。(7) 激光焊接與電子束加工相比較，不需要嚴(yán)格的真空設(shè)備系統(tǒng)，操作 方便。(8) 激光焊接生產(chǎn)效率高，加工質(zhì)量穩(wěn)定可靠，經(jīng)濟效益和社會效益 好。3 、激光

6、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。焊縫深而窄，焊縫光亮美觀。(2) 最小熱輸入。由于功率密度高，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(qū)小。(3) 高致密性。焊縫生成過程中，熔池不斷攪拌，氣體易出，導(dǎo)致生成 無氣孔熔透焊縫。焊后高的冷卻速度又易使焊縫組織微細(xì)化，焊縫強度、韌性 和綜合性能高。(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，降 低了雜質(zhì)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，熔化區(qū)受污染小，使焊縫強度、韌性至

7、少相當(dāng)于甚至超過母體金屬。(5) 精確控制。因為聚焦光斑很小，焊縫可以高精度定位，光束容易傳 輸與控制，不需要經(jīng)常更換焊炬、噴咀，顯著減少停機輔助時間，生產(chǎn)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(shù)則可焊 復(fù)雜構(gòu)件。(6) 非接觸、大氣環(huán)境焊接過程。因為能量來自激光，工件無物理接 觸，因此沒有力施加于工件。另磁和空氣對激光都無影響。(7) 由于平均熱輸入低，加工精度高，可減少再加工費用，另外，激光 焊接運轉(zhuǎn)費用較低，從而可降低工件成本。(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。三、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

8、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。工件 易變形，電阻焊通過接頭兩邊焊合，而激光焊只從單邊進行，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，激光焊接薄金屬搭接接頭時 并不接觸工件，再者，光束還可進入常規(guī)焊難以焊及的區(qū)域，焊接速度快。2 、氬弧焊：使用非消耗電極與保護氣體，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(chǎn)生變形。3 、等離子弧焊：與氬弧類似，但其焊炬會產(chǎn)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，但遜于激光焊。4 、

9、電子束焊：它靠一束加速高能密度電子流撞擊工件，在工 件表面很小密積內(nèi)產(chǎn)生巨大的熱，形成“小孔”效應(yīng)，從而實施深熔焊接。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，焊件尺寸和 形狀受到真空室的限制，對韓件裝配質(zhì)量要求嚴(yán)格，非真空電子束焊也可實 施，但由于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，由于電子帶電，會受磁場偏轉(zhuǎn)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(chǎn) 線內(nèi)聯(lián)機操作，也可焊接 磁性材料 。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)，由于其獨有的特點，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，而國內(nèi)采用此工藝的廠家不多，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，且采用國外激光焊接