一文了解激光焊接机焊接工艺(一)

激光焊接原理是通过光学系统将激光束聚焦在很小的范围内,在极短的时间内使被焊处形成一个能量高度集中的热源区,从而使被焊物熔化并形成牢固的焊点或焊缝。

20世纪60年代,激光的出现是人类史上最重大的科学成果之一,而在激光工艺技术中,激光焊接技术是目前重点发展的技术。20世纪末,我国激光焊接技术刚刚起步,随着工业制造的快速发展,环保、节能、高效、敏捷的加工技术将成为发展重点,而激光焊接技术正是符合这一发展趋势的加工技术,因此它会成为21世纪最有发展前景的应用技术之一。本期将带您深入了解激光焊接知识,一起来学习一下吧~

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激光焊接原理

通过光学系统将激光束聚焦在很小的范围内,在极短的时间内使被焊处形成一个能量高度集中的热源区,从而使被焊物熔化并形成牢固的焊点或焊缝。

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焊接效果的影响因素

(1)作用于金属材料表面的功率密度

• 功率

• 光束质量

• 光斑直径,包括(a:光纤芯径;b:焊接头准直聚焦截相比;c:离焦量)

(2)焊接速度

(3)材料

• 材料种类:不同材料吸收率不同;

• 材料表面粗糙度(光亮度)及洁净度(油渍等);

• 激光波长:波长越短吸收越高 ;

• 材料表面温度越高吸收越高。

(4)保护气体

• 防止焊接表面氧化;驱散离子云及烟尘;对保护镜片的保护 

• 影响熔池流动

(5) 产品工装夹具

• 保证工件配合间隙 

• 保证焊接位置重复精度


光束质量的影响

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光束质量对于振镜焊接相比定焦头来说更为重要,因为光斑随入射角度变化有畸变,影响功率密度。


芯径影响功率密度

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激光作用于材料表面的交点处的光斑大小D=(FF/FC)X D1

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聚焦光斑越小→焦点处光斑功率密度越大→同等焊接熔深要求下焊接效率也就越高,同样焊接效率要求下焊接后的熔深更深。

  

单模及多模不同直径光纤在焊接应用中的使用范围

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• 激光能量密度阈值→深熔焊“小孔”效应→大大提高材料对激光的吸收率。
• Au, Ag, Cu, Al等高反材料激光焊接首要问题:小孔的诱导和维持稳定的困难提高功率、减小光斑直径,从而提高作用于材料表面的功率密,一般会选取150um及其以下直径光纤,提高聚焦后光斑功率密度,避免高反,焊接熔深不稳定情况。
• 对于常态下吸收率高的材料,如M, Cr, Fe, SS, Ni等一般会选取200um及其以上直径的光纤。避免聚焦后激光光斑功率密度过高造成大量飞溅,烟尘,以及材料表面毛刺,气孔等。


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