激光焊接:是利用高能量密度的激光束作為熱源的一種高效精密焊接方法。激光焊接是激光材料加工技術應用的重要方面之一。激光深熔焊接作為激光焊接的兩種基本模式之一(另一為熱傳導焊接),其應用越來越廣泛。
深熔,或稱作深度穿透焊接。常見于以高激光功率焊接較厚的材料。在深熔焊接中,激光聚焦在一起從而在工件上形成極高的功率密度。事實上,激光束聚焦的部位會使金屬氣化,令金屬熔池中出現一個盲孔(即深熔孔)。金屬蒸氣壓力會擋住周圍熔化的金屬,使盲孔在焊接過程中始終處于開口狀態。激光功率主要在蒸氣與熔體邊界和深熔孔壁處被熔體吸收。聚焦的激光束和深熔孔沿焊接軌跡持續移動。焊接材料在深熔孔前方熔化,并在后面重新凝固形成焊縫。
其影響激光深熔焊接效果的因素有:
1、激光功率密度
進行深熔焊接的前提是聚焦激光光斑,使其擁有足夠高的功率密度,因此激光功率密度對焊縫成形有決定性的影響。激光功率同時控制著熔透深度與焊接速度。對一定直徑的激光束,當增大激光功率時,熔深加深,焊接速度加快。
對達到一定焊接熔深的激光功率一般存在臨界值,達到這個臨界值時,熔池劇烈沸騰,超過時則熔深會急劇減少。另外,由于金屬蒸氣的作用力,熔池內會形成小孔,而小孔正是深熔焊接實現的關鍵。
焦斑功率密度不僅與激光功率成正比,還與激光束和聚焦光路參數有關。
2、焊接速度
在深熔焊接進行過程中,焊接速度與熔深成反比。在保持激光功率不變的情況下,如提高焊接速度,熱輸入就會下降,熔深也會減小。因此,適當降低焊接速度可加大熔深,但速度太低又會導致材料過度熔化,出現工件焊穿現象。故針對特定激光功率和特定厚度、種類的材料,都有一個獲得最大熔深的合適焊接速度范圍。
3、焦點位置
深熔焊接時,為保持足夠的功率密度,焦點位置至關重要。焦點與工件表面相對位置的變化直接影響焊縫寬度與深度,只有焦點位于工件表面內合適的位置,所得焊縫才能形成平行斷面, 并獲得最大熔深。
4、保護氣體
保護氣體的作用有兩點:1)排除焊接局部區域的空氣,保護工作表面不被氧化;2)抑制高功率激光焊接時產生等離子云。
5、工件接頭間隙
工件拼合間隙,裝配間隙直接與焊接工件的熔深,焊縫寬度有關。在深熔焊接時,如接頭間隙超過光斑尺寸,則無法焊接;接頭間隙過小,有時在工藝上會產生接板重疊,熔合困難等不良效果;接頭間隙過大,極易焊穿;慢速焊接可彌補一些因間隙過大而帶來的焊縫缺陷,而高速焊接焊縫變窄,對裝配要求更嚴格。
6、材料本性
被焊工件材料對激光的吸收決定了激光焊接的效率,影響材料對激光的吸收率的因素有兩個方面:
1)材料電阻系數,經過對不同材料拋光表面的吸收率測量發現,材料對激光的吸收率與電阻系數的平方根成正比,而電阻系數又隨溫度的變化而變化;
2)材料的表面狀態對光束吸收率有較重要的影響,因而對焊接效果產生明顯作用。
現如今,激光行業的發展是越來越廣泛,知道激光焊接的人也越來越多。激光焊接有著傳統焊接所無法比擬的優勢,當然,在使用時,還是需要根據自己的情況選擇焊接方法。如今激光焊接已經逐漸的走進市場,取代傳統的焊接方法。