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带你浅谈激光焊接

来源:冷焊机厂家 作者:上海益秉冷焊机发布时间:2022-12-7 15:33:17 浏览次数:

激光焊接原理(主要讲金属材料的激光焊接):

激光焊接是将高强度的激光束辐射至金属表面,通过激光与金属的相互作用,金属吸收激光转化为热能使金属熔化后冷却结晶形成焊接 


激光焊接的机理

1、热传导焊接

当激光照射在材料表面时,一部分激光被反射,一部分被材料吸收,将光能转化为热能而加热熔化,材料表面层的热以热传导的方式继续向材料深处传递,最后将两焊件熔接在一起。常用于脉冲激光焊接机,深宽比小于1。

2、激光深熔焊

当功率密度比较大的激光束照射到材料表面时,材料吸收光能转化为热能,材料被加热熔化至汽化,产生大量的金属蒸汽,在蒸汽退出表面时产生的反作用力下,使熔化的金属液体向四周排挤,形成凹坑,随着激光的继续照射,凹坑穿入更深,当激光停止照射后,凹坑周边的熔液回流,冷却凝固后将两焊件焊接在—起。常用于连续激光焊接机,深宽比大于1。

激光焊接的特点

1、速度快、深度大、变形小。

2、能在室温或特殊条件下进行焊接,焊接设备装置简单。例如,激光通过电磁场,光束不会偏移;激光在真空、空气及某种气体环境中均能焊接,并能通过玻璃或对光束透明的材料进行焊接。

3、可焊接难熔材料如钛、石英等,并能对异性材料进行焊接,效果良好。

4、激光聚焦后,功率密度高,在采用高功率激光焊接机焊接时,深宽比可达5:1。

5、可进行微型焊接。激光束经聚焦后可获得很小的光斑,且能精确定位,可应用于大批量自动化生产的微、小型工件的组焊中。

6、可焊接难以接近的部位,进行非接触远距离焊接,具有很大的灵活性。

7、激光束可实现能量分光与时间分光,进行多工位同时焊接及多工位分时焊接,大大提高生产效率和设备的利用率。

激光焊接的工艺特点

影响激光焊接质量的工艺参数比较多,如功率密度、光束特性、离焦量、焊接速度、激光脉冲波形和辅助吹气等。

1、功率密度

功率密度是激光焊接中最关键的参数之一。采用较高的功率密度,在几微秒时间内,可迅速将金属加热至熔点,形成良好的熔融焊接。

功率密度由峰值功率和焊点面积决定。功率密度=峰值功率÷焊点面积,在焊接高反射材料如铝,铜时,需要提高功率密度,也就是设定较大的电流或者功率,尽量在焦点附近焊接。

2、激光脉冲波形

激光脉冲波形在激光焊接中十分重要(尤其是对薄片焊接) 。当高强度激光束射至材料表面时,金属表面将会有60% ~90%的激光能量因反射而损失掉,且反射率随表面温度不同而改变。在一个激光脉冲作用期间内,金属反射率的变化很大。

金属材料在固态时,对激光的反射率较大,一旦材料表面熔化后,反射率降低,吸收率增加,可以缓慢降低电流或者功率。

3、离焦量

离焦量是指工件表面偏离焦平面的距离。离焦位置直接影响拼焊时的小孔效应。

离焦方式有两种:正离焦和负离焦。

焦平面位于工件上方为正离焦,反之为负离焦。当正负离焦量相等时,所对应平面的功率密度近似相同,但实际上所获得的熔池形状不同。负离焦时,可获得更大的熔深,这与熔池的形成过程有关。实验表明,激光加热50~200μs时材料开始熔化,形成液相金属并出现部分汽化,形成高压蒸气,并以极高的速度喷射,发出耀眼的白光。与此同时,高浓度气体使液相金属运动至熔池边缘,在熔池中心形成凹陷。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。

焦点位置: 光斑最小、能量最大点;点焊时可以使用,或者小能量且要求点小的时候。

负离焦位置:光斑略大,越远离焦点光斑越大,适合深熔的连续焊接及深熔点焊。

正离焦位置:光斑略大,越远离焦点光斑越大,适合便面密封焊的连续焊接或者熔深要求不高的场合。

4、焊接速度

焊接速度决定了焊接表面质量、熔深、热影响区等。可以通过降低焊接速度或增大焊接电流来改善熔深。通常采用降低焊接速度的方法来改善熔深,以延长设备使用寿命。

文章来源:上海益秉冷焊机  冷焊机厂家  http://www.yibingsh.com/a/news/921.html ,转载请标明出处,谢谢合作!

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