生物焊接(生物焊接雙眼皮步驟圖)

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激光焊接是激光加工材料加工技術應用的重要方麵之一。70年代主要用於焊接薄壁材料和低速焊接，焊接過程屬於熱傳導型，即激光輻射加熱工件表麵，表麵熱量通過熱傳導 向內部擴散，通過控製激光脈衝的寬度、能量、峰值功率和重複頻率等參數，使工件熔化，形成特定的熔池。由於激光焊接作為一種高質量、高精度、低變形、高效 率和高速度的焊接方法，隨著高功率CO2和高功率的YAG激光器以及光纖傳輸技術的完善、金屬鉬焊接聚束物鏡等的研製成功，使其在機械製造、航空航天、汽車工業、粉末冶金、生物醫學微電子行業等領域的應用越來越廣。

目前的研究主要集中於C02激光和YAG激光焊接各種金屬材料時的理論，包括激光誘發的等離子體的分光、吸收、散射特以及激光焊接智能化控製、 複合焊接、激光焊接現象及小孔行為、焊接缺陷發生機理與防止方法等，並對鎳基耐熱合金、鋁合金及鎂合金的焊接，焊接現象建模與數值模擬，鋼鐵材料、銅、 鋁合金與異種材料的連接，激光接頭能評價等方麵做了一定的研究[1]。 激光焊接原理： 激光焊接是將高強度的激光束輻射至金屬表麵，通過激光與金屬的相互作用，金屬吸收激光轉化為熱能使金屬熔化後冷卻結晶形成焊接。圖1顯示在不同的輻射功率密度下熔化過程的演變階段[2]，激光焊接的機理有兩種： 1、熱傳導焊接 當激光照射在材料表麵時，一部分激光被反射，一部分被材料吸收，將光能轉化為熱能而加熱熔化，材料表麵層的熱以熱傳導的方式繼續向材料深處傳遞，最後將兩焊件熔接在一起。 2、激光深熔焊 當功率密度比較大的激光束照射到材料表麵時，材料吸收光能轉化為熱能，材料被加熱熔化至汽化，產生大量的金屬蒸汽，在蒸汽退出表麵時產生的反作用力下，使 熔化的金屬液體向四周排擠，形成凹坑，隨著激光的繼續照射，凹坑穿人更深，當激光停止照射後，凹坑周邊的熔液回流，冷卻凝固後將兩焊件焊接在—起。 這兩種焊接機理根據實際的材料質和焊接需要來選擇，通過調節激光的各焊接工藝參數得到不同的焊接機理。這兩種方式最基本的區別在於：前者熔池表 麵保持封閉，而後者熔池則被激光束穿透成孔。傳導焊對係統的擾動較小，因為激光束的輻射沒有穿透被焊材料，所以，在傳導焊過程中焊縫不易被氣體侵入；而深 熔焊時，小孔的不斷關閉能導致氣孔。傳導焊和深熔焊方式也可以在同一焊接過程中相互轉換，由傳導方式向小孔方式的轉變取決於施加於工件的峰值激光能量密度 和激光脈衝持續時間。激光脈衝能量密度的時間依賴能夠使激光焊接在激光與材料相互作用期間由一種焊接方式向另一種方式轉變，即在相互作用過程中焊縫可以 先在傳導方式下形成，然後再轉變為小孔方式。 目前激光焊應用領域的擴大，主要應用於： 製造業應用、粉末冶金領域、汽車工業、電子工業、生物醫學、其他領域如對BT20鈦合金[22]、HEl30合金[23]、Li-ion電池[24]等激光焊接。 激光焊接的特點是被焊接工件變形極小，幾乎沒有連接間隙，焊接深度/寬度比高，因此焊接質量比傳統焊接方法高。但是，如向保證激光焊接的質量，也 就是激光焊接過程監測與質量控製是一個激光利用領域的重要內容，包括利用電感、電容、聲波、光電等各種傳感器，通過電子計算機處理，針對不同焊接對象和要 求，實現諸如焊縫跟蹤、缺陷檢測、焊縫質量監測等項目，通過反饋控製調節焊接工藝參數，從而實現自動化激光焊接。 在激光焊接中，光束焦點位置是最關鍵的控製工藝參數之一，在一定激光功率和焊接速度下，隻有焦點處於最佳位置範圍內才能獲得最大熔深和好的焊縫形狀。在實 際激光焊接中，為了避免和減少影響焦點位置穩定的因素，需要專門的夾緊和設備技術，這種設備的精確程度與激光焊接的質量高低是相輔相成的。 一、激光焊接的主要特。 與其它傳統焊接技術相比，激光焊接的主要優點是： 1、速度快、深度大、變形小。 2、能在室溫或特殊條件下進行焊接，焊接設備裝置簡單。例如，激光通過電磁場，光束不會偏移；激光在真空、空氣及某種氣體環境中均能施焊，並能通過玻璃或對光束透明的材料進行焊接。 3、可焊接難熔材料如鈦、石英等，並能對異材料施焊，效果良好。 4、激光聚焦後，功率密度高，在高功率器件焊接時，深寬比可達5：1，最高可達10：1。 5、可進行微型焊接。激光束經聚焦後可獲得很小的光斑，且能精確定位，可應用於大批量自動化生產的微、小型工件的組焊中。 6、可焊接難以接近的部位，施行非接觸遠距離焊接，具有很大的靈活。尤其是近幾年來， 在YAG激光加工技術中采用了光纖傳輸技術，使激光焊接技術獲得了更為廣泛的推廣和應用。 7、激光束易實現光束按時間與空間分光，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。 但是，激光焊接也存在著一定的局限： 1、要求焊件裝配精度高，且要求光束在工件上的位置不能有顯著偏移。這是因為激光聚焦後光斑尺雨寸小，焊縫窄，為加填充金屬材料。若工件裝配精度或光束定位精度達不到要求，很容易造成焊接缺憾。 2、激光器及其相關係統的成本較高，一次投資較大。 二、激光焊接熱傳導。 激光焊接是將高強度的激光束輻射至金屬表麵，通過激光與金屬的相互作用，使金屬熔化形成焊接。在激光與金屬的相互作用過程中，金屬熔化僅為其中一 種物理現象。有時光能並非主要轉化為金屬熔化，而以其它形式表現出來，如汽化、等離子體形成等。然而，要實現良好的熔融焊接，必須使金屬熔化成為能量轉換 的主要形式。為此，必須了解激光與金屬相互作用中所產生的各種物理現象以及這些物理現象與激光參數的關係，從而通過控製激光參數，使激光能量絕大部分轉化 為金屬熔化的能量，達到焊接的目的。 三、激光焊接的工藝參數。 1、功率密度。 功率密度是激光加工中最關鍵的參數之一。采用較高的功率密度，在微秒時間範圍內，表層即可加熱至沸點，產生大量汽化。因此，高功率密度對於材料去 除加工，如打孔、切割、雕刻有利。對於較低功率密度，表層溫度達到沸點需要經曆數毫秒，在表層汽化前，底層達到熔點，易形成良好的熔融焊接。因此，在傳導 型激光焊接中，功率密度在範圍在104~106W/CM2。 2、激光脈衝波形。 激光脈衝波形在激光焊接中是一個重要問題，尤其對於薄片焊接更為重要。當高強度激光束射至材料表麵，金屬表麵將會有60~98%的激光能量反射而損失掉，且反射率隨表麵溫度變化。在一個激光脈衝作用期間內，金屬反射率的變化很大。 3、激光脈衝寬度。 脈寬是脈衝激光焊接的重要參數之一，它既是區別於材料去除和材料熔化的重要參數，也是決定加工設備造價及體積的關鍵參數。 4、離焦量對焊接質量的影響。 激光焊接通常需要一定的離焦，因為激光焦點處光斑中心的功率密度過高，容易蒸發成孔。離開激光焦點的各平麵上，功率密度分布相對均勻。 離焦方式有兩種：正離焦與負離焦。 焦平麵位於工件上方為正離焦，反之為負離焦。按幾何光學理論，當正負離做文章一相等時，所對應平麵上功率密度近似相同，但實際上所獲得的熔池形狀 不同。負離焦時，可獲得更大的熔深，這與熔池的形成過程有關。實驗表明，激光加熱50~200us材料開始熔化，形成液相金屬並出現問分汽化，形成市壓蒸 汽，並以極高的速度噴射，發出耀眼的白光。與此同時，高濃度汽體使液相金屬運動至熔池邊緣，在熔池中心形成凹陷。當負離焦時，材料內部功率密度比表麵還 高，易形成更強的熔化、汽化，使光能向材料更深處傳遞。所以在實際應用中，當要求熔深較大時，采用負離焦；焊接薄材料時，宜用正離焦。 雙點激光焊技術 目前在焊接電阻、電池及電子領域常用同時焊接兩個點的工藝，通常采用兩個激光光源設計。 適合激光焊的材質有哪些 1、模具鋼。 S136，SKD-11，NAK80，8407，718，738，H13，P20，W302，2344等焊接效果較好。 2、碳鋼及普通合金鋼的激光焊接。 總的說，碳鋼激光焊接效果良好，其焊接質量取決於雜質含量。就象其它焊接工藝一樣，硫和磷是產生焊接裂紋的敏感因素。 為了獲得滿意的焊接質量，碳含量超過0.25%時需要預熱。當不同含碳量的鋼相互焊接時，焊炬可稍偏向低碳材料一邊，以確保接頭質量。 低碳沸騰鋼由於硫、磷的含量高，並不適合激光焊接。低碳鎮靜鋼由於低的雜質含量，焊接效果就很好。 中、高碳鋼和普通合金鋼都可以進行良好的激光焊接，但需要預熱和焊後處理，以消除應力，避免裂紋形成。 3、不鏽鋼的激光焊接。 一般的情況下，不鏽鋼激光焊接比常規焊接更易於獲得優質接頭。由於高的焊接速度熱影響區很小，敏化不成為重要問題。與碳鋼相比，不鏽鋼低的熱導係數更易於獲得深熔窄焊縫。 4、不同鋼材之間的激光焊接。 激光焊接極高的冷卻速度和很小的熱影響區，為許多不同金屬焊接融化後有不同結構的材料相容創造了有利條件。現已證明以下金屬可以順利進行激光深熔 焊接：不鏽鋼~低碳鋼，416不鏽鋼~310不鏽鋼，347不鏽鋼~HASTALLY鎳合金，鎳電極~冷鍛鋼，不同鎳含量的雙金屬帶。 5、鈦、鎳、錫、銅、鋁、鉻、铌、金、銀等多種金屬及其合金，及鋼、可伐合金等合金的同種材料間的焊接。 有色金屬相對難焊，其紫銅合金、銀合金最難焊。 6、應用於銅－鎳、鎳－鈦、銅－鈦、鈦－鉬、黃銅－銅、低碳鋼－銅等多種異種金屬間的焊接。 難易度 不鏽鋼 模具鋼 碳鋼 合金鋼 鎳 鋅 鋁 金 銀 銅不鏽鋼 易 模具鋼 易 易 碳鋼 易 易 易 合金鋼 易 易 易 易 鎳 易 易 易 易 易 鋅 易 易 易 易 易 易 鋁 稍難 稍難 稍難 稍難 稍難 稍難 較易 金 難 難 難 難 難 難 難 稍難 銀 難 難 難 難 難 難 難 難 難 銅 難 難 難 難 難 難 難 難 難 難以上僅供參考，金屬與合金成份不一，對焊接有較大影響，所以以實際測試為準。 鍍層對激光焊的影響： 高平鏡麵鍍層很難焊接： 鏡麵鍍鉻、鍍銀等 一般鍍層較易焊接：鍍鎳、鍍鋅、鍍銅 對焊接強度無影響 高度拋光金屬較難焊：銅、銀、金 焊接強度較小 其他處理易焊接：隻要不是鏡麵 焊接強度較大 間隙對激光焊的影響： 縫越小，外觀越好，強度越大，縫大時，出現較嚴重的槽狀焊縫,強度也小。 材料厚度對激光焊的影響： 0.2以下的材質，焊接難度大，焊接縫會有變形等現象，焊接牢固度變小。 較厚材質，焊接外觀較好，強度也大。

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