激光焊接原理
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1.激光焊接原理 激光焊接可以采用連續或脈沖激光束加以實現, 激光焊接的原理可分為熱傳導型焊接和激 光深熔焊接。功率密度小于 104~105 W/cm2 為熱傳導焊,此時熔深淺、焊接速度慢;功率 密度大于 105~107 W/cm2 時,金屬表面受熱作用下凹成“孔穴”,形成深熔焊,具有焊接速 度快、深寬比大的特點。 其中熱傳導型激光焊接原理為: 激光輻射加熱待加工表面, 表面熱量通過熱傳導向內部擴散, 通過控制激光脈沖的寬度、能量、峰功率和重復頻率等激光參數,使工件熔化,形成特定的 熔池。 用于齒輪焊接和冶金薄板焊接用的激光焊接機主要涉及激光深熔焊接。 下面重點介紹激光深 熔焊接的原理。 激光深熔焊接一般采用連續激光光束完成材料的連接, 其冶金物理過程與電子束焊接極為相 似,即能量轉換機制是通過“小孔”(Key-hole)結構來完成的。在足夠高的功率密度激光照 射下,材料產生蒸發并形成小孔。這個充滿蒸氣的小孔猶如一個黑體,幾乎吸收全部的入射 光束能量,孔腔內平衡溫度達 2500 0C 左右,熱量從這個高溫孔腔外壁傳遞出來,使包圍 著這個孔腔四周的金屬熔化。小孔內充滿在光束照射下壁體材料連續蒸發產生的高溫蒸汽, 小孔四壁包圍著熔融金屬, 液態金屬四周包圍著固體材料 (而在大多數常規焊接過程和激光 傳導焊接中,能量首先沉積于工件表面,然后靠傳遞輸送到內部)?妆谕庖后w流動和壁層 表面張力與孔腔內連續產生的蒸汽壓力相持并保持著動態平衡。 光束不斷進入小孔, 小孔外 的材料在連續流動,隨著光束移動,小孔始終處于流動的穩定狀態。就是說,小孔和圍著孔 壁的熔融金屬隨著前導光束前進速度向前移動, 熔融金屬充填著小孔移開后留下的空隙并隨 之冷凝,焊縫于是形成。上述過程的所有這一切發生得如此快,使焊接速度很容易達到每分 鐘數米。 2. 激光深熔焊接的主要工藝參數 1)激光功率。激光焊接中存在一個激光能量密度閾值,低于此值,熔深很淺,一旦達到或超 過此值,熔深會大幅度提高。只有當工...
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