激光焊接與SHS焊接技術

　　焊接技術在我國的經濟建設與社會發(fā)展中發(fā)揮了重要作用，但隨著科技進步，新材料、新工藝的廣泛應用，傳統(tǒng)焊接已不能滿足越來越高的技術要求和條件限制，這使得融材料學、力學、計算機科學等相關知識、技術于的焊接新工藝應運而生。

　　一、SHS焊接

　　自蔓延高溫合成（SHS）是一種合成材料的新技術，而SHS焊接則是該工藝一個新的應用領域。SHS焊接是利用SHS反應的放熱及其產物來焊接的技術。應用燃燒合成技術，將壓制成形的粉末置于被焊材料之間，利用粉末體燃燒合成的高溫反應熱及合成產物作為填充材料，在壓力作用下實現(xiàn)被焊材料之間的連接。這種反應過程類似于燒結，加壓的目的是為了獲得致密性高的焊接接頭。

　　一般來說，SHS焊接有三個過程：點火、加壓、保溫。

　　1、點火的方式很多，如電弧、電火花、火焰、強電流、高溫爐、電子束、激光、高溫輻射和微波、化學爐等。

　　2、加壓大小和加壓時間是焊接成敗的關鍵。SHS合成材料如果不加壓，由于材料本身的孔隙及反應中產生的氣體，將會導致大量的孔隙。不允許將反應物留在焊縫中，因此必須致密化，通常的方法是在反應過程中加壓。

　　3、單純加壓可能不會獲得高密度，應同時進行保溫。

　　SHS焊接具有很多優(yōu)點：

　　1、由于反應放熱，材料只需加熱至低于熔點幾百攝氏度的溫度，這樣可以節(jié)約能源。

　　2、焊料中可以加入增強相，如增強粒子、短纖維、晶須等，以構成復合材料。

　　3、焊接是可合成梯度材料，作為焊料來焊接異型材料，以克服母材間在化學、力學和物理性能上的不匹配。

　　4、SHS焊接過程中的局部放熱，可減少熱影響區(qū)，避免對熱敏材料微觀組織的破壞，保持了材料的性能。

　　5、由于生坯可壓成任意形狀，因而SHS焊接易焊制成不易制造的產品。

　　6、SHS焊接適于對材料進行表面處理。SHS焊接可進行陶瓷-陶瓷、金屬-陶瓷、金屬-金屬的焊接。

　　二、激光焊接

　　激光焊接的工作原理

　　激光焊接是將具有優(yōu)異的方向性、高亮度、高強度、高單色性、高相干性等特點的激光束輻射至加工工件表面區(qū)域內，激光束經過光學系統(tǒng)聚焦后，其激光焦點的功率密度為104-107W/cm2，通過激光與被焊物的相互作用，在極短的時間內使被焊處形成一個能高度集中的熱源區(qū)，熱能使被焊物區(qū)域熔化后冷卻結晶形成牢固的焊點和焊縫。根據所用激光器及其工作方式的不同，常用的激光焊接方式有兩種，一種是脈沖激光焊，主要用于單點固定連續(xù)和簿件材料的焊接，焊接時形成一個個圓形焊點；另一種為連續(xù)激光焊，主要用于大厚件的焊接和切割，焊接過程中形成一條連續(xù)焊縫。就一般而論，焊接材料的選擇、激光焊接機的選擇，加工工作臺的選擇，是影響激光焊接效果的主要因素。而對于焊接過程中熔化現(xiàn)象能否產生和產生的強弱程度則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，控制好上述各參數就可利用激光進行各種不同的焊接加工。激光焊接中，光束焦點位置是最關鍵的控制工藝參數之一，在一定激光功率和焊接速度下，只有焦點處于最佳位置范圍內才能獲得最大熔深和好的焊縫形狀。

　　激光焊接具有如下的優(yōu)點：

　　1、激光焊接屬非接觸式焊接，作業(yè)過程不需加壓，焊接速度快、功效高、深度大、殘余應力和變形小，能在室溫或特殊條件下(如封閉的空間)進行焊接，焊接設備裝置簡單，不產生X射線。

　　2、可焊接如高熔點金屬的難熔材料，甚至可用于如陶瓷、有機玻璃等非金屬材料的焊接，對異形材料施焊，效果良好，且具有很大的靈活性，可對于焊接難以接近的部位施行非接觸遠距離焊接。

　　3、激光束經聚焦可獲得很小的光斑，由于不受磁場影響且能精確定位，因此，可進行微型焊接，適用于大批量自動化生產的微、小型工件的組焊中。

　　4、激光束易實現(xiàn)光束按時間與空間分光，可以切換裝置將激光束傳送舉多個工作站，因此，能進行多光束同時加工及多工位加工，為更精密的焊接提供了條件。

　　5、激光焊接因屬無接觸加工，沒有工具損耗和工具調換等問題，同時，其不需使用電極，因此沒有電極污染或受損的顧慮，且易于以自動化進行高速焊接。亦可以數位或電腦控制。