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為你揭開激光焊接的神秘面紗!

文章出處:京輝激光責任編輯:京輝激光人氣:47發表時間:2018-08-13 11:22:38【
    焊接是目前車身制造過程中常用的制造工藝,那么激光焊接有什么特殊之處?接下來就從原理、加工特性等方面為你一一解答!
   
    激光基本原理
    激光——“受激輻射放大”是通過強光照射激光發生介質,使介質內部原子的電子獲得能量,受激而使電子運動軌道發生遷移,由低能態變為高能態。處于激發態的原子,受外界輻射感應,使處于激發態的原子躍遷到低能態,同時發出一束光;這束光在頻率、相位、傳播方向、偏振等方面和入射光完全一致,此時的光為受激輻射光。

    為了得到高能量密度、高指向性的激光,必須要有封閉光線的諧振腔,使觀光束在置于激光發生介質兩側的反射鏡之間往復振蕩,進而提高光強,同時提高光的方向性。含有釹(ND)的YAG結晶體發生的激光是一種人眼看不見的波長為1.064um的近紅外光。這種光束在微弱的受激發情況下,也能實現連續發振。YAG晶體是寶石釔鋁石榴石的簡稱,具有優異的光學特性,是最佳的激光發振用結晶體。

    激光的主要特長
    1.單色性——激光不是已許多不同的光混一合而成的,它是最純的單色光(波長、頻率)

    2.方向性——激光傳播時基本不向外擴散。

    3.相干性——激光的位相(波峰和波谷)很有規律,相干性好。

    4.高輸出功率——用透鏡聚焦激光后,所得到的能量密度是太陽光的幾百倍。

    激光焊接
    激光焊接是利用激光束優異的方向性和高功么密度等特點進行工作。通過光學系統將激光束聚焦在很小的區域內,在極短的時間內使被焊處形成一個能量高度集中的熱源區,從而使被焊物熔化并形成牢固的焊點和焊縫。

    常用的激光焊接方式有兩種:脈沖激光焊和連續激光焊。前者主要用于單點固定連續和薄件材料的焊接。后者主要用于大厚件的焊接和切割。

    激光焊接的主要特征
    1.非接觸加工,不需對工件加壓和進行表面處理。
    2.焊點小、能量密度高、適合于高速加工。
    3.短時間焊接,既對外界無熱影響,又對材料本身的熱變形及熱影響區小,尤其適合加工高熔點、高硬度、特種材料。
    4.不需要填充金屬、不需要真空環境(可在空氣中直接進行)、不會像電子束那樣在空氣中產生X射線的危險。
    5.與接觸焊工藝相比.無電極、工具等的磨損消耗。
    6.無加工噪音,對環境無污染。
    7.微小工件也可加工。此外,還可通過透明材料的壁進行焊接。
    8.可通過光纖實現遠距離、普通方法難以達到的部位、多路同時或分時焊接。
    9.很容易改變激光輸出焦距及焊點位置。
    10.很容易搭載到自動機、機器人裝置上。
    11.對帶絕緣層的導體可直接進行焊接,對性能相差較大的異種金屬也可焊接。

    脈沖激光焊接的機理
    脈沖激光焊接可分為傳熱溶化焊接和深穿入熔化焊接。傳熱溶化焊接是指當激光束照射到材料的表面上時,材料吸收光能而加熱熔化。材料表面層的熱以傳導方式繼續向材料深處傳遞,直至將兩個待焊件的接觸面互溶并焊接在一起。

    深穿入熔化焊接是指當更大功率密度的激光束照射到材料上時,材料被加工熔化以至氣化,產生較大的蒸汽壓,在蒸汽的壓力的作用下,溶化金屬被擠在周圍使照射處(熔池)呈現出一個凹坑,隨著激光束的繼續照射,凹坑越來越深,并穿入到另一個工件中。激光停止照射后,被排擠在凹坑周圍的溶化金屬重新流回到凹坑里,凝固后將工件焊接在一起。

    這兩種激光焊接機理,與功率密度、照射時間、材料性質、焊接方式等因素有關。當功率密度較低、照射時間較長而焊件較薄時,通常以傳熱溶化機理為主進行。反之,則是以深穿入熔化機理為主進行。
 
 
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