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激光焊接原理

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  • 发布时间:2012-08-16
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激光焊接原理

1.激光焊接原理 激光焊接可以采用连续或脉冲激光束加以实现, 激光焊接的原理可分为热传导型焊接和激 光深熔焊接。功率密度小于 104105 W/cm2 为热传导焊,此时熔深浅、焊接速度慢;功率 密度大于 105107 W/cm2 时,金属表面受热作用下凹成孔穴”,形成深熔焊,具有焊接速 度快、深宽比大的特点。 其中热传导型激光焊接原理为: 激光辐射加热待加工表面, 表面热量通过热传导向内部扩散, 通过控制激光脉冲的宽度、能量、峰功率和重复频率等激光参数,使工件熔化,形成特定的 熔池。 用于齿轮焊接和冶金卞焊接用的激光焊接机主要涉及激光深熔焊接。 下面重点介绍激光深 熔焊接的原理。 激光深熔焊接-般采用连续激光光束完成材料的连接, 其冶金物理过程与电子束焊接极为相 似,即能量转换机制是通过凶”(Key-hole)结构来完成的。在足够高的功率密度激光照 射下,材料产生蒸发并形成凶。这个充满蒸气的凶犹如-个黑体,几乎吸收全部的入射 光束能量,孔腔内平衡温度达 2500 0C 左右,热量从这个高温孔腔外壁传递出来,使包围 着这个孔腔四周的金属熔化。凶内充满在光束照射下壁体材料连续蒸发产生的高温蒸汽, 凶四壁包围着熔融金属, 液态金属四周包围着固体材料 (而在大多数常规焊接过程和激光 传导焊接中,能量首先沉积于工件表面,然后靠传递输送到内部)∽壁外液体流动和壁层 表面张力与孔腔内连续产生的蒸汽压力相持并保持着动态平衡。 光束不断进入凶, 凶外 的材料在连续流动,随着光束移动,凶始终处于流动的稳定状态。就是说,凶和围着孔 壁的熔融金属随着前导光束前进速度向前移动, 熔融金属充填着凶移开后留下的空隙并随 之冷凝,焊缝于是形成。上述过程的所有这-切发生得如此快,使焊接速度很容易达到每分 钟数米。 2. 激光深熔焊接的主要工艺参数 1)激光功率。激光焊接中存在-个激光能量密度阈值,低于此值,熔深很浅,-旦达到或超 过此值,熔深会大幅度提高。只有当工

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