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光纤激光器在铝合金IT构件产品中的应用

本文摘要:随着手机、平板电脑、笔记本等消费类电子产品的改版发展,大量新工艺、新材料、新的结构获得了应用于,而铝合金具备质量重、强度低、耐腐蚀、成型性好等优点,被普遍应用于制作各种消费类电子产品结构件,并使用激光脉冲点焊工艺更进一步加工。在用于激光展开脉冲点焊时,焊点不易产生裂纹,导致焊强度上升,稳定性也大大降低。

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随着手机、平板电脑、笔记本等消费类电子产品的改版发展,大量新工艺、新材料、新的结构获得了应用于,而铝合金具备质量重、强度低、耐腐蚀、成型性好等优点,被普遍应用于制作各种消费类电子产品结构件,并使用激光脉冲点焊工艺更进一步加工。在用于激光展开脉冲点焊时,焊点不易产生裂纹,导致焊强度上升,稳定性也大大降低。

传统的CO2、YAG等倒数激光器焊铝合金虽然需要防止裂纹的产生,但是传统激光器光束质量劣、体积可观、维护费用低、光电切换效率较低,在一定程度上制约了其在消费类电子产品上的应用于。特别是在是消费类电子产品的结构件都具备厚度厚、体积小、精度高等特点,使用传统倒数激光器焊时易产生变形大、焊穿、烧熔等问题。光纤激光器的较慢发展为解决问题这一难题带给了契机,光纤激光器问世于20世纪60年代,不受当时技术条件容许,发展较为较慢。

自1988年Snitzer等人明确提出双包层光纤以来,基于这种包层泵浦技术的光纤激光器和放大器取得了较慢发展,光纤激光器的输出功率水平较慢提高,并普遍应用于高精度激光加工、激光医疗、光通信及国防等领域。相对于传统激光器,光纤激光器光束质量好、体积小、精度高、光电切换效率高。

在焊消费类电子产品的铝合金结构件时,需要很好地防止传统激光器焊时不存在的一些缺失和问题。在此将光纤激光器和在消费类电子产品铝合金结构件上应用于普遍的脉冲激光器展开对比研究,以确认光纤激光器否需要顺利应用于此类产品上。实验材料和设备(1)实验材料实验挑选了具备代表性的5052铝合金作为材料,并分析其化学成分,结果如表格1右图。

材料厚度为0.8mm,焊连接器为搭接连接器。(2)实验设备实验所用脉冲激光器为YAG灯泵功率对系统脉冲激光器,激光器功率300W,其外观如图1右图。

光纤激光器使用单模光纤激光器,激光功率500W,外观如图2右图。图1:YAG脉冲激光焊接机图2:500W光纤激光器实验过程中使用金互为分析法评估焊质量,通过拉力测试评估焊强度,并通过测量焊接后工件外观尺寸的方法评估焊变形。实验中的焊参数如表格1、表格2右图。

焊缺失铝合金激光焊的主要缺失是气孔和裂纹,这点在脉冲激光焊时反映得最为显著。一般指出铝合金激光焊产生的气孔主要是氢气孔和较低熔沸点合金元素冷却造成的气孔。铝合金线膨胀系数低,焊形变大,又是共晶型合金,不易产生热裂纹。

特别是在是激光脉冲点焊时,单个脉冲起到时间较短,热循环速度快,裂纹偏向相当大。而使用光纤激光器倒数缝焊铝合金时,由于熔池不存在时间大大缩短,提高了焊形变以及较低熔点物质对焊裂纹的影响,很大地增加了焊过程中产生裂纹的偏向。同时,熔池不存在时间的缩短也不利于熔池中气体的排泄,增加焊气孔的构成。图3:脉冲激光器铝合金点焊焊点与光纤激光器缝焊焊缝金比较比脉冲激光器铝合金点焊焊点与光纤激光器缝焊焊缝金比较比如图3右图,由图3由此可知,光纤激光器倒数缝焊条件下,裂纹和气孔都获得了显著的提高。


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