一、原理
原理分类:
热传导型焊接:功率密度小于104~105W/cm2为热传导焊,此时熔深浅、焊接速度慢;热传导型激光焊接,需控制激光功率和功率密度,金属吸收光能后,不产生非线性效应和小孔效应。
激光直接穿透深度只在微米量级,金属内部升温靠热传导方式进行。
激光深熔焊接:功率密度大于105~107W/cm2时,金属表面受热作用下凹成“小孔”,形成深熔焊,具有焊接速度快、深宽比大的特点。
1.透射或反射镜聚焦后可获得直径小于0.01mm、功率密度高达106~l012W/cm2的能束。
2.微观上是一个量子过程,宏观上则表现为反射、吸收、加热、熔化和汽化等现象。
激光焊时,激光照射到被焊接件的表面,与其发生作用,一部分被反射,另一部分进入焊件内部。
3.加热:光子的能量→晶格的热振动能,温度升高,达到2500℃。
熔化和汽化:当功率密度大于106W/cm2时,被焊材料会产生急剧的蒸发。
被焊材料蒸发,
①光束焦斑
②透镜焦距,最短焦深多为焦距126mm;
③焦点位置,通常焦点的位置设置在工件表面之下大约所需熔深的1/4处。
2.材料吸收值
(1)材料的电阻系数,材料吸收率与电阻系数的平方根成正比,而电阻系数又随温度而变化;
(2)材料的表面状态(或者光洁度)对光束吸收率有较重要影响;
3.焊接速度
提高速度会使熔深变浅,但速度过低又会导致材料过度熔化、工件焊穿。
(需要一个速度范围)
4.保护气体
(1)使工件在焊接过程中免受氧化;
(2)保护聚焦透镜免受金属蒸气污染和液体熔滴的溅射;
(3)驱散高功率激光焊接产生的等离子屏蔽;
等离子云对熔深的影响在低焊接速度区最为明显。
当焊接速度提高时,它的影响就会减弱。
吹气方法学问大啊!
5.焊接起始、终止点的激光功率渐升、渐降控制。
起始和终止端产生凹坑,为了防止这个现象发生,可对功率起止点编制程序,使功率起始和终止时间变成可调,即起始功率用电子学方法在一个短时间内从零升至设置功率值,并调节焊接时间,最后在焊接终止时使功率由设置功率逐渐降至零值。
6.焊缝形状
(1)直线型
(2)正弦型
(3)摇摆型:稳定性高±15%
7.焊缝长度。