传感器BD682是一种高精度的检测仪器,在军事、航空、航空航天等领域有严格的要求,产品必须经过严格的测试才能使用。因此,传感器生产、传感器激光焊接是高科技技术的具体应用和体现。
一.传感器
根据国家标准GB7665-87,传感器被定义为一种设备装置,它可以感觉到规定的测量,并根据某些规则转换为可用的输出信号。作为一种检测工具,传感器需要检测研究对象的物理或化学信息,其工作过程需要稳定性、可靠。因此,对传感器的要求如下:
(1)适应恶劣环境的能力强
传感器说,传感器的工作环境非常广泛。从极冷到极热的地区,许多人在露天环境中工作,可以抵抗飞沙和石头.灰尘也应该是湿的,更高的耐盐腐蚀性.耐酸性腐蚀,耐污染气体干扰,能适应高温.极寒.强烈振动.在其他条件下,冲击和正常工作的能力也应具有较强的抗噪能力和较高的信噪比。
(2)价格适中,适合大批量生产。
要求传感器一致性好,适合自动批量生产,对加工设备要求高,以消除人工操作造成的不一致和错误。
(3)高稳定性和可靠性
传感器是一种高精度的检测仪器、航空航天中的应用有严格的要求,产品必须经过严格的测试才能应用。因此,传感器生产是高科技技术的具体应用和体现。传感器是否具有较高的技术附加值,体现在技术内容和加工技术是否高科技。由于其应用环境条件,一些传感器需要金属包装,一般采用焊接密封,如压力传感器、力传感器、霍尔传感器、光电传感器、温度传感器等,这些传感器有敏感元件和集成电路,充满惰性气体或抽真空与外界隔离,并具有耐压性、气密性要求、焊接强度要求和漏气率要求,焊接质量要求高,焊接过程变形小,不会损坏内部元件和微电路。目前,传感器密封焊接具有电阻焊接、钨极氩弧焊、等离子弧焊、电子束焊接和激光焊接。
二.激光焊接
1.激光焊接原理
激光是辐射受激发射光放大的简称,因其独特的高亮度、高方向性、高单色性、高连贯性,自诞生以来,广泛应用于工业加工,已成为未来制造系统的常用加工手段。激光焊接是一种具有高辐射强度的激光束。光学系统聚焦后,激光聚焦的功率密度为104~107W/cm2,加工工件放置在激光焦点附近进行加热和熔化。熔化现象的强度主要取决于激光材料表面的时间、功率密度和峰值功率。通过控制上述参数,可以使用激光进行各种焊接加工。
2.激光焊接的特点
与电子束等离子束和一般机械加工相比,激光焊接是一种以激光束为热源的热加工工艺,具有许多优点:
(1)激光束的激光焦点光斑小,功率密度高,可以焊接一些高熔点.高强度合金材料。
(2)激光焊接是一种非接触式加工,不存在工具损耗和工具交换等问题。激光束能量可调,移动速度可调,可多种焊接加工。
(3)激光焊接自动化程度高,可由计算机控制,焊接速度快,效果高,焊接方便。
(4)激光焊接热影响面积小,材料变形小,无需后续处理。
(5)真空容器中的工件和复杂结构中的工件可以用玻璃焊接。
(6)激光束易于导向、聚焦,实现各个方向的转换。
(7)与电子束加工相比,激光焊接不需要严格的真空设备系统,操作方便。
(8)激光焊接生产效率高,加工质量稳定可靠,具有良好的经济效益和社会效益。
3.传感器生产中激光焊接的工艺特点。
目前最先进的加工工艺激光金属外壳是目前最先进的加工工艺之一,主要基于激光焊接的特点:
(1)高深宽比。焊缝深而窄,焊缝明亮美观。
(2)最小热量输入。由于功率密度高,熔化过程极快,输入工件的热量很低,焊接速度快,热变形小,热影响面积小。
(3)高密度。在焊缝生成过程中,熔池不断搅拌,气体容易排出,导致焊缝无气孔熔化。焊接后的高冷却速度容易细化焊缝结构,焊接强度.高韧性和综合性能。
(4)强固体焊缝。高温热源和对非金属成分的充分吸收产生了净化效果,降低了杂质含量,改变了混合物的大小及其在熔池中的分布。焊接过程中不需要电极或填充焊丝,熔化区域污染小,焊接强度小、韧性至少相当于甚至超过母体金属。
(5)精确控制。由于聚焦点很小,焊缝可以高精度定位,光束易于传输和控制,焊炬不需要频繁更换.喷嘴,停机辅助时间明显减少,生产效率高,光线无惯性,也可在高速下急停,重新启动。复杂部件可通过自动光束移动技术焊接。
(6)非接触大气环境焊接工艺。由于能量来自激光,工件没有物理接触,因此对工件没有施加力。此外,磁性和空气对激光都没有影响。
(7)由于平均热输入低,加工精度高,可以降低再加工成本,此外,激光焊接运行成本较低,从而降低工件成本。
(8)易于实现自动化,能有效控制光束强度和精细定位。
三.激光焊接与现有焊接方法的比较
目前传感器密封焊接的方法有:电阻焊接、氩弧焊、电了束焊、离子焊等。
1.电阻焊接:用于焊接薄金属零件,通过大电流熔化焊接零件的表面,即通过工件电阻加热进行焊接。工作部件容易变形,电阻焊接通过接头两侧焊接,激光焊接仅从一侧进行,电阻焊接电极需要定期维护去除工作部件附着的氧化物和金属,激光焊接薄金属接头不接触工作部件,光束也可以进入传统焊接困难区域,焊接速度快。
2.氩弧焊:采用非消耗电极和保护气体,常用于焊接薄工件,但焊接速度较慢,且热输入比激光焊接大得多,易产生变形。
3.等离子弧焊:类似氩弧,但焊炬会产生压缩电弧,从而提高电弧的温和能量密度,比氩弧焊更快.熔深大,但不如激光焊接。
4.电子束焊接:它通过一束高能密度电子流加速撞击工件,在工件表面的小密度内产生巨大的热量,形成“小孔”影响,从而实现深熔焊。电子束焊接的主要缺点是需要高真空环境来防止电子散射。设备复杂,焊接件的尺寸和形状受真空室的限制,对韩国零件的装配质量有严格的要求。也可以实现非真空电子束焊接,但由于电子散射,聚焦效果不好。电子束焊接也存在磁性偏移和x射线问题。由于电子带电,会受到磁场偏转的影响,因此需要电子束焊接工件进行磁性处理。X射线在高压下特别强,需要保护操作人员。激光焊接不需要真空室和焊接前的磁性处理,可以在大气中进行,不防止x射线问题,因此可以在生产线内在线操作,也可以焊接磁性材料。
四.激光焊接在传感器生产中的应用前景
激光焊接技术是一项高科技技术。由于其独特的特点,特别适用于传感器密封焊接。目前,许多国外传感器制造商使用激光焊接技术生产传感器,而国内采用这种技术的制造商并不多,主要是一些军用传感器制造商和一些科研机构采用这种技术,国外激光焊机较多。目前,国内激光焊机的性能与国外产品相差不远,完全符合国内传感器生产的工艺要求,但价格为国外同类产品的1/3-1/5。为了提高国内传感器的整体水平,发展国家激光产业,中国传感器制造商应尽快使用国内激光焊机生产加工传感器,以提高产品竞争力,开拓国际市场。