激光焊接分析.docx

1、 原理原理分类：热传导型焊接：功率密度小于104105W/cm2为热传导焊，此时熔深浅、焊接速度慢；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。激光深熔焊接：功率密度大于105107W/cm2时，金属表面受热作用下凹成“小孔”，形成深熔焊，具有焊接速度快、深宽比大的特点。1. 透射或反射镜聚焦后可获得直径小于0.01mm、功率密度高达106l012W/cm2的能束。2. 微观上是一个量子过程，宏观上则表现为反射、吸收、加热、熔化和汽化等现象。激光焊时,激光照射到被焊接件的表面，与其发生作用，一部分被反射，另一部分进入焊件内部。3. 加热：光子的能量晶格的热振动能，温度升高，达到2500。 熔化和汽化：当功率密度大于106W/cm2时，被焊材料会产生急剧的蒸发。被焊材料蒸发，蒸气压力和蒸气反作用力等能克服熔化金属表面张力及液体金属静压力而形成“小孔”。“小孔”类似于“黑洞”，有助于对光束能量的吸收。 壁聚焦效应：激光束射入小孔中时，由于激光束聚焦后不是平行光束,与孔壁间形成一定的入射角，激光束照射到孔壁上后，经多次反射而达到孔底，最终被完全吸收。 焊缝的形成：随着工件和光束做相对运动，由于被焊材料剧烈蒸发产生的表面张力使“小孔”前沿的熔化金属沿某一角度得到加速，在“小孔”后面的近表面处形成熔流。“小孔”后方液态金属由于散热的结果，温度迅速降低，凝固而形成连续的焊缝。2、 工艺参数1. 激光功率密度激光功率密度阈值焊接厚度允许，对激光功率密度没有最大值限制，推断：极耳焊穿与功率没有关系。：低于阀值，熔深很浅，工件仅发生表面熔化，也即焊接以稳定热传导型进行。阀值处于小孔形成的临界条件附近时，深熔焊和传导焊交替进行，成为不稳定焊接过程，导致熔深波动很大；超过阈值，等离子体才会产生，这标志着稳定深熔焊的进行，对一定直径的激光束，熔深随着光束功率提高而增加。直接影响因子包括：激光功率、离焦量（1）激光功率（2）离焦量凸镜表面清洁：正离焦和负离焦负离焦时，材料内部功率密度比表面还高，易形成更强的熔化、气化，使光能向材料更深处传递。所以实际应用中熔深较大时，应采用负离焦，焊接薄材料时宜采用正离焦。光束焦斑透镜焦距，最短焦深多为焦距126mm；焦点位置，通常焦点的位置设置在工件表面之下大约所需熔深的1/4处。2. 材料吸收值（1） 材料的电阻系数，材料吸收率与电阻系数的平方根成正比，而电阻系数又随温度而变化；（2） 材料的表面状态（或者光洁度）对光束吸收率有较重要影响；3. 焊接速度提高速度会使熔深变浅，但速度过低又会导致材料过度熔化、工件焊穿。（需要一个速度范围）4. 保护气体（1） 使工件在焊接过程中免受氧化；（2） 保护聚焦透镜免受金属蒸气污染和液体熔滴的溅射；（3） 驱散高功率激光焊接产生的等离子屏蔽；等离子云对熔深的影响在低焊接速度区最为明显。当焊接速度提高时，它的影响就会减弱。吹气方法学问大啊！5. 焊接起始、终止点的激光功率渐升、渐降控制。起始和终止端产生凹坑，为了防止这个现象发生，可对功率起止点编制程序，使功率起始和终止时间变成可调，即起始功率用电子学方法在一个短时间内从零升至设置功率值，并调节