激光釬焊是一種激光焊接技術。由于其高能量密度,激光可以用作熔化焊絲材料的熱源。聚焦后,激光束照射焊絲表面。在機器人的牽引下,熔化的焊絲材料滲入到待焊接的工業零件中,經過激光熔化的焊絲填充到待焊接的生產工件之間,使生產工件能夠很好的結合,完成激光焊接過程。
激光釬焊的主要特點是利用激光的高能量密度,實現局部或微小區域的快速加熱來完成釬焊過程,關鍵是合理控制激光功率分布。當激光束集中在焊料上時,焊料因其溫度高而熔化過快,而母材因其溫度不足而不能很好地潤濕母材,影響填充效果,惡化焊點的形成。當激光束集中在母材上時,焊料的溫度可能過低,導致焊料的流動性或活性降低,母材可能過熱熔化,導致焊料直接進入熔池形成熔焊,形成的脆性相也影響焊點的性能。
焊接不同類型的金屬應解決可焊性和可焊性參數范圍。不同材料之間的激光焊接僅適用于某些特定的材料組合。
激光釬焊有些部件不適合激光熔焊,但激光可以作為熱源進行軟釬焊,也有激光熔焊的優點。焊接的方式有很多種,其中激光焊接主要用于印刷電路板的焊接,尤其適用于片式元件的組裝技術。
根據加熱溫度的不同,激光釬焊可分為軟釬焊和硬釬焊。
焊料的液相線溫度低于450稱為釬焊。主要用于連接印刷電路板的電子元件。集成電路引線由激光輻射加熱,熱量通過焊料或預置焊料傳遞到基板。當溫度達到焊接溫度時,焊料和焊料熔化,基板和引線被潤濕以形成連接。YAG激光器廣泛應用于激光焊接集成電路。
液相線溫度高于450的焊料稱為釬焊,主要用于結構鋼與鍍鋅鋼板的連接。激光釬焊在連接有色金屬方面也有優勢。大部分有色金屬對激光的反射率高,材料的熱導率高,所以激光熔焊需要大功率。激光釬焊銀、銅、鎳、金、鋁等有色金屬具有良好的效果,釬焊焊縫組織細小,接頭性能良好。
在激光釬焊過程中,整個焊接系統的速度很快,焊縫窄,對外觀要求高。焊接系統需要精確的焊接參數,還需要較高的送絲速度和穩定性。焊料的選擇也很重要。成本節約不用多說,要滿足設計要求,激光釬焊的加熱條件要結合母材的性質來實現。這就要求選用的釬料應具有合適的熔點、均勻的成分、良好的穩定性以及與母材的牢固結合。
與其他方法相比,激光焊接具有以下優點
1.由于是局部加熱,元件不容易熱損傷,熱影響區小,所以可以在熱敏的元件附近進行焊接
2.采用非接觸式加熱,無需任何輔助工具熔化帶寬,配備后即可加工雙面印刷電路板上的雙面元件。
3.反復操作穩定性好。該焊劑對焊接工具污染小,激光照射時間和輸出功率容易控制,激光釬焊成品率高。
4.激光束容易分裂,利用半透鏡、反射鏡、棱鏡、掃描鏡等光學元件進行時間和空間分割,可以實現多點同時對稱焊接。
5.激光釬焊采用波長為1.06um的激光作為熱源,可以通過光纖傳輸。因此,它可以在用常規方法難以焊接的部位進行加工,并具有良好的柔性。
6.聚焦性好,易于實現多工位設備的自動化。
激光釬焊的主要工藝參數如下:
1.激光功率。CO2激光和YAG激光都可以用于激光釬焊,各自的特點與激光熔焊相同。
2.光斑直徑。激光釬焊通常采用離焦光斑,光斑大小取決于釬焊縫的寬度。
3.釬焊速度。根據實際釬焊要求,視激光功率而定,激光功率越高,釬焊速度越快。
4.送絲速度。送絲速度主要考慮釬縫的填充和良好的成型。送絲速度要與釬焊速度相匹配,在提高釬焊速度的同時也要提高送絲速度。