激光深熔焊接原理技术论述

2017-03-21

激光深熔焊接原理论述激光焊接能采用连续或脉冲激光束2种工作方式,激光焊接的原理可分为热传导型焊接和激光深熔焊接。

 

功率密度少于104~105W/cm2为热传导焊,这个时候熔深浅、焊接速度慢;功率密度大于105~107W/cm2时,金属表面受热作用下凹成“孔穴”,产生深熔焊,具有焊接速度快、深宽比大的优点。

 

激光深熔焊接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,通过调整激光脉冲的宽度统称脉宽、能量、峰功率和重复频率等激光参数,使物体熔化,产生独有的熔池。用于齿轮焊接和冶金薄板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。激光深熔焊接一般采用一直激光光束形成原料的溶接,其冶金物理流程与电子束焊接很相似,即能量转变模式是通过“钥匙孔”(Key-hole)结构来形成的。

 

在足够高的功率密度激光辐射下,原料产生蒸发并产生小孔。这个充满蒸气的小孔恰似一个黑体,差不多吸收全部的入射光束能量,孔腔内均衡温度达2500度左右,热量从这个高温孔腔外壁传递出来,使包围着这个孔腔周围的金属熔化。

 

小孔内充满在光束辐射下壁体原料一直蒸发产生的高温蒸汽,小孔四壁包围着熔融金属,液态金属周围包围着固体原料(而在非常多的普通焊接流程和激光传导焊接中,能量首先沉积于物体表面,然后靠传递输送到内部)。

 

孔壁外液体流动和壁层表面张力与孔腔内一直产生的蒸汽压力相持并保持着动态平衡。

 

光束不断进入小孔,小孔外的原料在一直流动,随着光束移动,小孔始终处于流动的稳定状态。就是说,小孔和围着孔壁的熔融金属随着前导光束前进速度向前移动,熔融金属充填着小孔离开后留存的空隙并之后凝固,焊缝最后产生。

 

上述流程的所有这一切发生得这样快,使焊接速度很容易达到每分钟数米。

 


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