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    激光焊接技術工藝

    2014-02-17

    激光功率
    激光焊接加工中存在一個激光能量密度閾值,低于此值,熔深很淺,一旦達到或超過此值,熔深會大幅度提高。只有當工件上的激光功率密度超過閾值(與材料有關),等離子體才會產生,這標志著穩定深熔焊的進行。如果激光功率低于此閾值,工件僅發生表面熔化,也即焊接以穩定熱傳導型進行。而當激光功率密度處于小孔形成的臨界條件附近時,深熔焊和傳導焊交替進行,成為不穩定焊接過程,導致熔深波動很大。激光深熔焊時,激光功率同時控制熔透深度和焊接速度。焊接的熔深直接與光束功率密度有關,且是入射光束功率和光束焦斑的函數。一般來說,對一定直徑的激光束,熔深隨著光束功率提高而增加。
    光束焦斑
    光束斑點大小是激光焊接的最重要變量之一,因為它決定功率密度。但對高功率激光來說,對它的測量是一個難題,盡管已經有很多間接測量技術。
      光束焦點衍射極限光斑尺寸可以根據光衍射理論計算,但由于聚焦透鏡像差的存在,實際光斑要比計算值偏大。最簡單的實測方法是等溫度輪廓法,即用厚紙燒焦和穿透聚丙烯板后測量焦斑和穿孔直徑。這種方法要通過測量實踐,掌握好激光功率大小和光束作用的時間。
    材料吸收值
    材料對激光的吸收取決于材料的一些重要性能,如吸收率、反射率、熱導率、熔化溫度、蒸發溫度等,其中最重要的是吸收率。
      影響材料對激光光束的吸收率的因素包括兩個方面:首先是材料的電阻系數,經過對材料拋光表面的吸收率測量發現,材料吸收率與電阻系數的平方根成正比,而電阻系數又隨溫度而變化;其次,材料的表面狀態(或者光潔度)對光束吸收率有較重要影響,從而對焊接效果產生明顯作用。
      CO2激光器的輸出波長通常為10.6μm,陶瓷、玻璃、橡膠、塑料等非金屬對它的吸收率在室溫就很高,而金屬材料在室溫時對它的吸收很差,直到材料一旦熔化乃至氣化,它的吸收才急劇增加。采用表面涂層或表面生成氧化膜的方法,提高材料對光束的吸收很有效。
    焊接速度
    激光焊接加工焊接速度對熔深影響較大,提高速度會使熔深變淺,但速度過低又會導致材料過度熔化、工件焊穿。所以,對一定激光功率和一定厚度的某特定材料有一個合適的焊接速度范圍,并在其中相應速度值時可獲得最大熔深。              

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