独特的激光焊接技术

激光焊接技术

激光焊接是激光处理技术的关键应用。它利用激光的辐射能实现有效的焊接。它的工作原理是以特定的方式激发激光活性培养基（例如二氧化碳和其他气体的混合物，或YAG YTTRIUM铝制石榴石晶体），从而导致其在谐振腔内来回振荡。这刺激了刺激的辐射光束的形成，当它接触工件时，它会吸收其能量。当温度达到材料的熔点时，可能会发生焊接。

激光焊接技术的重要参数

1。功率密度：

功率密度是激光处理中最关键的参数之一。在较高的功率密度下，表面层可以加热到微秒内的沸点，从而导致明显的蒸发。因此，高功率密度对诸如钻孔，切割和雕刻之类的材料去除过程非常有利。在较低的功率密度下，表面层温度需要几毫秒才能达到沸点。在表面层蒸发之前，下层层达到其熔点，从而促进了良好的融合焊缝。

2。激光脉冲波形：

当高强度激光束撞击材料的表面时，60-98％的激光能将被反映并丢失。对于金，银，铜，铝和钛等材料尤其如此，它们具有强大的反射率和快速传热。在激光脉冲期间，金属的反射率随时间而变化。当表面温度升至其熔点时，反射率迅速下降。一旦表面熔融，反射率就以一定值稳定。

3。激光脉冲宽度：

脉冲宽度是脉冲激光焊接中的关键参数。它取决于穿透深度和热影响区域（HAZ）。较长的脉冲宽度会增加HAZ，并且随着脉冲宽度升高到1/2的功率，渗透率增加。但是，增加脉冲宽度会降低峰值功率。因此，脉冲宽度通常用于热传导焊接，导致更宽，较浅的焊缝，特别适合薄和厚板的腹板焊接。

但是，较低的峰值功率导致过量输入。每种材料具有最佳的脉冲宽度，以最大程度地穿透。

4。散焦：

激光焊接通常需要一定量的散焦，因为焦点激光斑点中心的过度功率密度可以很容易地导致蒸发和孔形成。远离激光焦点的所有平面的功率密度分布相对均匀。

5。有两种类型的散焦：

正反。当焦平面在工件上方时，会发生正散焦，而当焦平面在工件上方时发生负散焦。根据几何光学理论，当正和负散热器平面与焊接平面等距时，相应平面上的功率密度大致相同。但是，实际上，所得的熔融池形状有所不同。负散热器可以实现更大的穿透性，这与熔融池形成过程有关。

6。焊接速度：

焊接速度显着影响穿透。提高速度会降低渗透率，而速度太低会导致过度融化和焊接渗透。因此，对于给定的激光功率和厚度，有一个适当的焊接速度范围，可以在其中实现最大渗透率。

7。屏蔽气：

惰性气体通常用于在激光焊接过程中屏蔽焊池。对于大多数应用，通常使用氦，氩，氮和其他屏蔽气体。屏蔽气体的次要功能是保护聚焦透镜免受金属蒸气污染和液滴的飞溅。在高功率激光焊接中尤其如此，弹射器非常强大。屏蔽气体的第三个功能是有效消除高功率激光焊接产生的等离子体。金属蒸气吸收激光束并电离为等离子体。如果血浆过量，则血浆将在一定程度上消耗激光束。

激光焊接技术的独特效果

与传统的焊接技术相比，激光焊接提供了四个独特的效果：

1。焊接清洁效果

当激光束撞击焊缝时，诸如材料中的氧化物等杂质比金属本身更有效地吸收激光。因此，这些杂质会迅速加热和蒸发，可显着降低焊缝中的杂质含量。因此，激光焊接不仅不会污染工件，而且实际上会净化材料。

2。光爆炸休克效应

当激光功率密度高时，强大的激光束会导致焊接中的金属迅速蒸发。在高压金属蒸气的影响下，焊接池中的熔融金属爆炸和飞溅。强大的冲击波在深处繁殖，形成一个长而狭窄的孔。当激光连续穿过焊缝时，周围的熔融金属不断填充腔体，凝固以形成强壮的深质焊缝。

3。深渗透焊接中的钥匙孔效应

在激光辐照的功率密度高达107 w/cm²的情况下，输入焊缝的能量的速率远大于通过传导，对流和辐射耗散热量的速率。这会导致激光辐照区域中的金属迅速蒸发。在高压蒸气的作用下，熔融池中形成了一个小腔。这种腔像天文学中的黑洞一样，吸收了所有光能。激光束穿过该腔，直接撞击孔的底部。空腔的深度决定了熔体的深度。

4。激光器上熔融池孔的侧壁的聚焦效果

在激光照射下在熔融池中形成腔体的过程中，激光束通常以较大的角度撞击空腔侧壁。这会导致入射激光束从侧壁上反射，并向孔的底部传播。这导致了一种现象，其中腔中的光束能量叠加，从而有效地增加了腔内的梁强度。该现象被称为腔侧壁聚焦效果。激光在焊接中的应用是由于上述效应。

激光焊接技术的优势

激光焊接的独特属性提供了以下优势：

1。激光暴露时间很短，导致非常快速的焊接过程。这不仅提高了生产率，还可以减少焊接材料的氧化，从而导致一个小的热影响区，使其适合焊接高热敏感的晶体管成分。激光焊接不会产生炉渣，不需要从工件中去除氧化膜。激光焊接甚至可以通过玻璃进行，使其特别适合焊接微精液仪器。

2。激光不仅可以焊接均匀的金属，还可以焊接不同的金属，甚至可以焊接金属和非金属材料。例如，由于陶瓷的高熔点和对压力的耐药性，使用其他焊接方法很难使用其他焊接方法进行焊接的集成电路。但是，激光焊接更方便。当然，激光焊接不能焊接所有不同的材料。

适用的激光焊接方案和行业：

1。热传导焊接主要用于精确处理，例如金属板，医疗技术等的可见边缘处理；

2。深层渗透焊接和铜管主要用于汽车行业，其中深度渗透焊接用于汽车，变速器，住房等；铜管主要用于汽车车身焊接；

3。激光传导焊接可以处理非金属，并且具有广泛的应用。它可用于消费产品，汽车行业，电子外壳，医疗技术等。

4。复合焊接主要适用于特殊的钢结构，例如船甲板。