激光功率的大小是激光焊接技术的首选参数,只 有保证了足够的激光功率,才能得到好的焊接效 果。
热传导型激光焊接使用重复脉冲激光焊接材料, 为了焊接效果好,就要对激光脉冲波形有一定要 求。星空体育官方网站
借用电子电路技术中仿真线的概念,由电感电容 网络组成仿真线,通过仿真线放电形成特定形状
激光焊接在电子工业、国防工业、仪表工业、电 池工业、医疗仪器以及许多行业中均得到了广泛 的应用。
激光焊接常用的激光光源是气体CO2激光器和固 体YAG激光器,依激光器输出功率的大小和工作 状态,激光器工作的方式有连续输出方式和脉冲 输出方式。被聚焦的激光光束照射到焊件表面的 功率密度,一般在104~107W/cm2。其焊接的机 制也因功率密度的大小,区分为激光热传导焊接 和激光深熔焊接。
激光热传导焊接中,激光脉冲宽度与焊缝深度有 直接关系,也就是说脉冲宽度决定了材料熔化的 深度和焊缝的宽度。据文献记载,熔深的大小随 脉宽的1/2次方增加
。如果单纯增加脉冲宽度,只会使焊缝变宽、过 熔,引起焊缝附近的金属氧化、变色甚至变形。 因此,特殊要求较大熔深时,可使聚焦镜的焦点 深入材料内部,使焊缝处发生轻微打孔,部份熔 化金属有汽化飞溅现象,星空体育官方网站焊缝深度变大,此时焊 缝表面平整度可能稍差。必要时,改变离焦量重 复焊接一遍,可使焊缝表面光滑美观。
3.1 概 述 3.2 激光焊接原理 3.3 激光焊接技术参数的作用与实验选择 3.4 激光焊接实用举例 3.5 激光焊接技术的发展前景
激光焊接是一种无接触加工方式,对焊接零件没 有外力作用。激光能量高度集中,对金属快速加 热后快速冷却,对许多零件来讲,热影响可以忽 略不计,可认为不产生热变形或者说热变形极小。 能够焊接高熔点、难熔、难焊的金属,如钛合金、 铝合金等。激光焊接过程对环境没有污染,在空 气中可以直接焊接,与需在真空室中焊接的电子 束焊接方法比较,激光焊接技术简便。
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。激光功率密度一般在104~ 105W/cm2,使被焊接金属表面既能熔化又不会汽 化,而使焊件熔接在一起。
为使焊缝平整光滑,实际焊接时,激光功率在开 始和结束时都设计有渐变过程,启动时激光功率 由小变大到预定值,结束焊接时激光功率由大变 小,焊缝才没有凹坑或斑痕。
激光深熔焊接的焊接速度与激光功率成正比,熔 深与速度成反比,欲使熔接速度增加、熔深加大, 就必须选用大功率激光器。为获得高速度、高品 质的焊接效果,常用1500~3500W之间的连续 CO2激光器进行焊接。
激光功率密度,一般需用连续输出的CO2激光器, 激光功率在200~3000W的范围。激光深熔焊接
激光深熔焊接依靠小孔效应,使激光光束的光能 传向材料深部,激光功率足够大时,小孔深度加 大,随着激光光束相对于焊件的移动,金属液体 凝固形成焊缝,焊缝窄而深,其深宽比可达到12: 1。激光深熔焊接需要足够高的激光功率,但几百 瓦的CO2激光器,当激光模式好时,也能产生小 孔效应,这是因为基模光束聚焦后能够获得高功 率密度。
对脉冲激光器来讲就是平均激光功率的大小,保 证了足够的激光功率,在热传导焊接中,激光器 工作于脉冲状态,因而脉冲能量、脉冲宽度和激 光重复频率就是很重要的参数。当然,激光外光 路的设计、聚焦系统、焊接时离焦量大小的影响 也是必须注意的,焊接的速度或者说光斑的重叠 率,激光脉冲的重复频率,也要有适当的配合。 为了防止焊接过程中工件材料的氧化,需要选用 适当的保护气体,而且保护气体的流量大小、吹 气方式,或者说是吹气喷嘴形状的设计都是很有 关系的。
焊件结合部位被激光照射,金属表面吸收光能而使 温度升高,热量依照固体材料的热传导理论向金属 内部传播扩散。激光参数不同时,扩散时间、深度 也有区别,这与激光脉冲宽度、脉冲能量、重复频 率等参数有关。
被焊工件结合部位的两部份金属,因升温达到熔点 而熔化成液体,很快凝固后,两部份金属熔接焊在 一起。