激光焊接技術(shù)原理

發(fā)布時間:2024-03-09
技術(shù)原理 激光焊接可以采用連續(xù)或脈沖激光束加以實現(xiàn),激光焊接的原理可分為熱傳導(dǎo)型焊接和激光深熔焊接。功率密度小于104~105 w/cm2為熱傳導(dǎo)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(dǎo)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(dǎo)向內(nèi)部擴(kuò)散,通過控制激光脈沖的寬度、能量、峰功率和重復(fù)頻率等激光參數(shù),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(jī)主要涉及激光深熔焊接。激光深熔焊接一般采用連續(xù)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(zhuǎn)換機(jī)制是通過“小孔” (key-hole)結(jié)構(gòu)來完成的。在足夠高的功率密度激光照射下,材料產(chǎn)生蒸發(fā)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(nèi)平衡溫度達(dá)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(nèi)充滿在光束照射下壁體材料連續(xù)蒸發(fā)產(chǎn)生的高溫蒸汽,小孔四壁包圍著熔融金屬,液態(tài)金屬四周包圍著固體材料(而在大多數(shù)常規(guī)焊接過程和激光傳導(dǎo)焊接中,能量首先沉積于工件表面,然后靠傳遞輸送到內(nèi)部)。孔壁外液體流動和壁層表面張力與孔腔內(nèi)連續(xù)產(chǎn)生的蒸汽壓力相持并保持著動態(tài)平衡。光束不斷進(jìn)入小孔,小孔外的材料在連續(xù)流動,隨著光束移動,小孔始終處于流動的穩(wěn)定狀態(tài)。就是說,小孔和圍著孔壁的熔融金屬隨前導(dǎo)光束前進(jìn)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(fā)生得如此快,使焊接速度很容易達(dá)到每分鐘數(shù)米。
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