精密仪表的激光焊接
挠性接头是挠性陀螺的最关键零件,内、外两层接头形状复杂,容易损坏,不能受到冲击,稍有碰撞便不能使用,总之要轻拿轻放。内、外两层接头要求转过、焊成一体才能使用。
激光焊接挠性接头。由于零件很小,能够承受的热量不大,加到零件上的激光能量过大时,会使工件整体升温,引起机械连接处产生塑性变形,使之失去弹性,造成零件损坏。
图中的焊缝可以垂直工件表面焊接,图3.32(b)中的焊缝工件有台阶结构,所以将激光光束调整到左右角度,倾斜入射,焊接效果更好。
一般选用瞬时功率在105~107W/cm2,激光平均功率在50~80W之间,重复频率10~35Hz,脉冲宽度在3~7ms之间,焊接速度在5mm/s,焊缝品质较好,焊接时不需要添加任何焊剂和焊料,焊接完成后工件变形小,热影响区也小,一般熔深在0.3~0.5mm左右,焊缝的金相组织为麻田散体,测试硬度、抗拉强度均达到标准要求。
图 激光焊接挠性陀螺接头示意
为了使激光焊接效果好,当密封程序选择了激光焊接技术时,焊缝处的结构形状最好要有适当的修改,以适应激光焊接的需要。首先焊缝处两个部份工件的对接处间隙要小,如果是圆柱形工件,配合部份要选稍紧的滑动配合,否则焊后难密封。如图3.33(a)所示为两部份工件简单对接,
对接部份因机械加工精度误差会造成对接间隙,焊接过程激光引起的火花,可能会喷进仪表内部造成电路损伤。最好焊接部份要有止口结构,而且承受激光处的形状设计为图3.33(b)所示的结构,焊缝两边各有一条凹槽,其作用是限制激光热量向两边传导,强迫激光热量向焊缝深处传导,这样焊接效果更好,焊后激光熔道平整光滑,止口得到了保护仪表内部零件,不会被激光火花所伤害的作用。
焊接处止口结构
为了达到激光焊接后密封良好的效果,还应注意考虑以下因素。焊缝处零件表面清洁,不能存在油污、棉絮等有机物,甚至焊缝处材料的杂质也会造成局部漏气,激光焊接性能稳定可靠,激光参数能够大范围的调节,聚焦透镜焦距的选择和离焦量的选择都有关系,保护气体的种类和吹气压力、流量也需注意,工件的机械加工精度、设计上的尺寸、公差的选择、零件焊接前的清洁方法都是与密封效果有关的因素。
类似要求激光密封焊接的仪表零件有小型继电器、石英振子、心脏起搏器、助听器、各类传感器等。
光纤通讯元件的激光焊接装置