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火花塞激光焊接技术方案

火花塞的激光焊接是高精度、高可靠性的焊接工艺,是现代火花塞制造的核心工序之一,主要用于火花塞核心部件的连接,相比传统电阻焊、氩弧焊,具备显著的技术优势。火花塞的关键焊接点集中在核心功能区域,主要包括中心电极与导电杆的焊接和侧电极与壳体的焊接。

火花塞激光焊接
 
 
中心电极与导电杆的焊接:中心电极是火花塞产生电火花的核心部件,需与内部导电杆实现低电阻、高强度的连接。激光焊接可实现两者的熔透性连接,避免虚焊、气孔,确保高压电稳定传导。
 
侧电极与壳体的焊接:侧电极固定在火花塞壳体上,需承受发动机缸内的高温、高压和振动冲击。激光焊接的焊缝宽度窄、热影响区小,不会导致壳体变形或侧电极材料性能退化。
 
部分高性能火花塞(如铱金、铂金火花塞)还会采用激光焊接将贵金属电极头(铱、铂合金)焊接在中心电极/侧电极顶端,提升电极的耐高温、抗腐蚀性能,延长火花塞寿命。
 
火花塞激光焊接的核心技术优势
 
焊接精度高,热影响区极小:激光束的光斑直径可控制在0.1–0.5mm,能量高度集中,仅作用于焊接区域,不会对周边的陶瓷绝缘体、金属壳体造成热变形或性能损伤,避免绝缘体开裂、密封失效等问题。
 
焊缝强度高,可靠性优异:激光焊接属于熔焊,焊缝金属的结合强度高于母材,能承受发动机缸内20–30MPa的爆发压力和长期振动,杜绝传统焊接可能出现的焊缝脱落、电极断裂故障。
 
材料适应性强:火花塞电极常用材料为镍基合金、铱合金、铂合金等,激光焊接可实现异种金属的可靠连接,且焊接过程无需添加焊丝,焊缝成分纯净,无杂质引入。
 
自动化程度高,一致性好:激光焊接可与机器人、视觉定位系统集成,实现火花塞的高精度定位和批量焊接,焊缝质量的一致性远超人工焊接或传统工艺,满足汽车零部件的规模化生产要求。
 
火花塞激光焊接为保证焊接质量,需严格控制以下核心参数:
 
激光功率:一般选择500–1500W的光纤激光器,功率过低会导致熔深不足,过高则会烧穿电极或产生飞溅。
 
焊接速度:匹配激光功率设定,通常为5–20mm/s,速度过快会造成焊缝未熔合,过慢则会增大热影响区。
 
光斑直径:根据焊接部位尺寸调整,电极焊接常用0.2–0.4mm光斑,确保能量集中。
 
保护气体:采用氩气或氮气作为保护气体,避免焊缝金属高温氧化,提升焊缝表面质量和耐腐蚀性。
 
焊接质量检测方法
 
火花塞激光焊接的焊缝质量直接影响其使用寿命和性能,常用检测手段包括:
 
外观检测:通过视觉系统或显微镜检查焊缝表面是否存在裂纹、气孔、飞溅、未熔合等缺陷。
 
无损检测:采用光学相干断层扫描(OCT)检测焊缝的熔深和内部缺陷,该技术可实现高精度、非接触式的熔深测量,分辨率可达微米级。也可使用X射线检测内部气孔、夹杂。
 
力学性能测试:对焊接件进行拉伸、振动疲劳测试,验证焊缝的抗拉强度和抗疲劳性能,确保满足发动机工况要求。
 
随着新能源汽车和高性能发动机的发展,火花塞激光焊接技术正向更高精度、更高效率方向升级:
 
卡门哈斯激光振镜焊接系统单元包含高精度振镜焊接头和一体式操作控制柜,内部提供多样防呆逻辑及振镜位置闭环反馈,丰富的扩展接口,可支持各类激光器和监测模块。进一步缩小热影响区,实现更精细的贵金属电极焊接。集成在线质量监测系统,实现焊缝质量的闭环控制。推广激光焊接-检测一体化生产线,提升生产效率和质量管控水平。

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