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  • 激光焊接原理與主要工藝參數(shù)

    作者:佚名 來源:本站整理 時間:2011-12-03 12:23 閱讀:3475 [投稿]
    1.激光焊接原理 激光焊接可以采用連續(xù)或脈沖激光束加以實現(xiàn),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104~105 W/cm2為熱傳導焊,此時熔深淺、焊接速度慢;功率密度大于105~107 W/cm2時
    6)透鏡焦距。焊接時通常采用聚焦方式會聚激光,一般選用63~254mm(2.5”~10”)焦距的透鏡。聚焦光斑大小與焦距成正比,焦距越短,光斑越小。但焦距長短也影響焦深,即焦深隨著焦距同步增加,所以短焦距可提高功率密度,但因焦深小,必須精確保持透鏡與工件的間距,且熔深也不大。由于受焊接過程中產生的飛濺物和激光模式的影響,實際焊接使用的最短焦深多為焦距126mm(5”)。當接縫較大或需要通過加大光斑尺寸來增加焊縫時,可選擇254mm(10”)焦距的透鏡,在此情況下,為了達到深熔小孔效應,需要更高的激光輸出功率(功率密度)。
    當激光功率超過2kW時,特別是對于10.6μm的CO2激光束,由于采用特殊光學材料構成光學系統(tǒng),為了避免聚焦透鏡遭光學破壞的危險,經常選用反射聚焦方法,一般采用拋光銅鏡作反射鏡。由于能有效冷卻,它常被推薦用于高功率激光束聚焦。
    7)焦點位置。焊接時,為了保持足夠功率密度,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。圖2-6表示焦點位置對1018鋼熔深及縫寬的影響。
    在大多數(shù)激光焊接應用場合,通常將焦點的位置設置在工件表面之下大約所需熔深的1/4處。
    8)激光束位置。對不同的材料進行激光焊接時,激光束位置控制著焊縫的最終質量,特別是對接接頭的情況比搭接結頭的情況對此更為敏感。例如,當淬火鋼齒輪焊接到低碳鋼鼓輪,正確控制激光束位置將有利于產生主要有低碳組分組成的焊縫,這種焊縫具有較好的抗裂性。有些應用場合,被焊接工件的幾何形狀需要激光束偏轉一個角度,當光束軸線與接頭平面間偏轉角度在100度以內時,工件對激光能量的吸收不會受到影響。
    9)焊接起始、終止點的激光功率漸升、漸降控制。激光深熔焊接時,不管焊縫深淺,小孔現(xiàn)象始終存在。當焊接過程終止、關閉功率開關時,焊縫尾端將出現(xiàn)凹坑。另外,當激光焊層覆蓋原先焊縫時,會出現(xiàn)對激光束過度吸收,導致焊件過熱或產生氣孔。
    為了防止上述現(xiàn)象發(fā)生,可對功率起止點編制程序,使功率起始和終止時間變成可調,即起始功率用電子學方法在一個短時間內從零升至設置功率值,并調節(jié)焊接時間,最后在焊接終止時使功率由設置功率逐漸降至零值。
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