激光焊接是利用激光的什么特性
激光焊接采用高能量密度的激光为热源照射在材料连接处,使得分离的材料吸收激光能量后迅速发生熔化乃至汽化并共同形成熔池,在随后的冷却过程一起凝固从而连接在一起。图1是管的激光焊接过程,图中红色区域内大致是激光的传播路径,高亮度的区域内是金属受热后汽化产生的金属蒸气。看到这里有的看官不禁要问,激光在哪里,我怎么没看见。这是因为激光焊接用的高功率激光常见的有两种:CO2激光和固体/光纤激光,前者的波长为10.6μm,或者的波长为1.06/1.07μm,都在红外波段,因此肉眼是看不见的。
激光焊接主要有加热范围集中且精确可控、焊接变形小、焊接速度快等特点。为了帮助各位看官脑补一下,我们拿激光焊接和常见的电弧焊比较一下。激光光斑直径可以精确控制,通常照射在材料表面的光斑直径在0.2-0.6mm的范围内,且越靠近光斑中心的位置能量越高(能量从中心到边缘呈指数衰减,即高斯分布),激光焊的焊缝宽度可以控制在2mm以下。而电弧焊的电弧宽度无法精确控制且远远大于激光光斑直径,电弧焊的焊缝宽度也远远大于激光焊,通常在6mm以上。由于激光焊接的能量很集中,从而熔化的材料少,需要的总热量小,因此焊接变形小,焊接速度快。
激光焊接是利用激光的什么特性
激光焊接原理:激光焊接是将高强度的激光束辐射至金属表面,通过激光与金属的相互作用,金属吸收激光转化为热能使金属熔化后冷却结晶形成焊接。图1显示在不同的辐射功率密度下熔化过程的演变阶段[2],激光焊接的机理有两种:
1、热传导焊接
当激光照射在材料表面时,一部分激光被反射,一部分被材料吸收,将光能转化为热能而加热熔化,材料表面层的热以热传导的方式继续向材料深处传递,最后将两焊件熔接在一起。
2、激光深熔焊
当功率密度比较大的激光束照射到材料表面时,材料吸收光能转化为热能,材料被加热熔化至汽化,产生大量的金属蒸汽,在蒸汽退出表面时产生的反作用力下,使熔化的金属液体向四周排挤,形成凹坑,随着激光的继续照射,凹坑穿人更深,当激光停止照射后,凹坑周边的熔液回流,冷却凝固后将两焊件焊接在―起。
这两种焊接机理根据实际的材料性质和焊接需要来选择,通过调节激光的各焊接工艺参数得到不同的焊接机理。这两种方式最基本的区别在于:前者熔池表面保持封闭,而后者熔池则被激光束穿透成孔。传导焊对系统的扰动较小,因为激光束的辐射没有穿透被焊材料,所以,在传导焊过程中焊缝不易被气体侵入;而深熔焊时,小孔的不断关闭能导致气孔。传导焊和深熔焊方式也可以在同一焊接过程中相互转换,由传导方式向小孔方式的转变取决于施加于工件的峰值激光能量密度和激光脉冲持续时间。激光„‰冲能量密度的时间依赖性能够使激光焊接在激光与材料相互作用期间由一种焊接方式向另一种方式转变,即在相互作用过程中焊缝可以先在传导方式下形成,然后再转变为小孔方式。

