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激光焊接技術原理

       激光焊接可以采用連續或脈沖激光束加以實現,激光焊接的原理可分為熱傳導型焊接和激光深熔焊接。功率密度小于10~10 W/cm為熱傳導焊,此時熔深淺、焊接速度慢;功率密度大于10~10 W/cm時,金屬表面受熱作用下凹成"孔穴",形成深熔焊,具有焊接速度快、深寬比大的特點。
       其中熱傳導型激光焊接原理為:激光輻射加熱待加工表面,表面熱量通過熱傳導向内部擴散,通過控制激光脈沖的寬度、能量、峰功率和重複頻率等激光參數,使工件熔化,形成特定的熔池。
       用于齒輪焊接和冶金薄闆焊接用的激光焊接機主要涉及激光深熔焊接。
       激光深熔焊接一般采用連續激光光束完成材料的連接,其冶金物理過程與電子束焊接極為相似,即能量轉換機制是通過"小孔"(Key-hole)結構來完成的。在足夠高的功率密度激光照射下,材料産生蒸發并形成小孔。這個充滿蒸氣的小孔猶如一個黑體,幾乎吸收全部的入射光束能量,孔腔内平衡溫度達2500 ℃左右,熱量從這個高溫孔腔外壁傳遞出來,使包圍着這個孔腔四周的金屬熔化。小孔内充滿在光束照射下壁體材料連續蒸發産生的高溫蒸汽,小孔四壁包圍着熔融金屬,液态金屬四周包圍着固體材料(而在大多數常規焊接過程和激光傳導焊接中,能量首先沉積于工件表面,然後靠傳遞輸送到内部)。孔壁外液體流動和壁層表面張力與孔腔内連續産生的蒸汽壓力相持并保持着動态平衡。光束不斷進入小孔,小孔外的材料在連續流動,随着光束移動,小孔始終處于流動的穩定狀态。就是說,小孔和圍着孔壁的熔融金屬随着前導光束前進速度向前移動,熔融金屬充填着小孔移開後留下的空隙并随之冷凝,焊縫于是形成。上海激光焊接代加工上述過程的所有這一切發生得如此快,使焊接速度很容易達到每分鐘數米。

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