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激光焊接是利用高能量密度的激光束作為熱源的一種精密焊接方法。激光焊接是激光材料加工技術(shù)應(yīng)用的重要方面之一。20世紀(jì)70年代主要用于焊接薄壁材料和低速焊接,焊接過(guò)程屬熱傳導(dǎo)型,即激光輻射加熱工件表面,表面熱量通過(guò)熱傳導(dǎo)向內(nèi)部擴(kuò)散,通過(guò)控制激光脈沖的寬度、能量、峰值功率和重復(fù)頻率等參數(shù),使工件熔化,形成特定的熔池。由于其獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn),已成功應(yīng)用于微、小型零件的精密焊接中。電子工業(yè)激光焊接在電子工業(yè)中,特別是微電子工業(yè)中得到了廣泛的應(yīng)用。中國(guó)的激光焊接處于世界先進(jìn)水平,具備了使用激光成形超過(guò)12平方米的復(fù)雜鈦合金構(gòu)件的技術(shù)和能力,并投入多個(gè)國(guó)產(chǎn)航空科研項(xiàng)目的原型和產(chǎn)品制造中。 2013年10月,中國(guó)焊接獲得了焊接領(lǐng)域?qū)W術(shù)獎(jiǎng)--布魯克獎(jiǎng),中國(guó)激光焊接水平得到了世界的肯定。
由光學(xué)震蕩器及放在震蕩器空穴兩端鏡間的介質(zhì)所組成。介質(zhì)受到激發(fā)至高能量狀態(tài)時(shí),開(kāi)始產(chǎn)生同相位光波且在兩端鏡間來(lái)回反射,形成光電的串結(jié)效應(yīng),將光波放大,并獲得足夠能量而開(kāi)始發(fā)射出激光。激光亦可解釋成將電能、化學(xué)能、熱能、光能或核能等原始能源轉(zhuǎn)換成某些特定光頻(紫外光、可見(jiàn)光或紅外光)的電磁輻射束的一種設(shè)備。轉(zhuǎn)換形態(tài)在某些固態(tài)、液態(tài)或氣態(tài)介質(zhì)中很容易進(jìn)行。激光焊則不需真空室和對(duì)工件焊前進(jìn)行去磁處理,它可在大氣中進(jìn)行,也沒(méi)有防X射線問(wèn)題,所以可在生產(chǎn)線內(nèi)聯(lián)機(jī)操作,也可焊接磁性材料。當(dāng)這些介質(zhì)以原子或分子形態(tài)被激發(fā),便產(chǎn)生相位幾乎相同且近乎單一波長(zhǎng)的光束-激光。由于具同相位及單一波長(zhǎng),差異角均非常小,在被高度集中以提供焊接、切割及熱處理等功能前可傳送的距離相當(dāng)長(zhǎng)。
大功率的CO2 激光通過(guò)小孔效應(yīng)來(lái)解決高反射率的問(wèn)題, 當(dāng)光斑照射的材料表面熔化時(shí)形成小孔, 這個(gè)充滿(mǎn)蒸氣的小孔猶如一個(gè)黑體, 幾乎全部吸收入射光線的能量, 孔腔內(nèi)平衡溫度達(dá)25 000 e 左右, 在幾微秒的時(shí)間內(nèi), 反射率迅速下降。CO2 激光器的發(fā)展重點(diǎn)雖然仍集中于設(shè)備的開(kāi)發(fā)研制, 但已不在于提高輸出功率, 而在于如何提高光束質(zhì)量及其聚焦性能。實(shí)驗(yàn)表明,激光加熱50~200us材料開(kāi)始熔化,形成液相金屬并出現(xiàn)部分汽化,形成高壓蒸汽,并以極高的速度噴射,發(fā)出耀眼的白光。另外, CO2 激光10 kW以上大功率焊接時(shí), 若使用氣保護(hù)氣體, 常誘發(fā)很強(qiáng)的等離子體, 使熔深變淺。因此,CO2 激光大功率焊接時(shí), 常使用不產(chǎn)生等離子體的氦氣作為保護(hù)氣體。
屬于熔融焊接,以激光束為能源,沖擊在焊件接頭上。激光束可由平面光學(xué)元件(如鏡子)導(dǎo)引,隨后再以反射聚焦元件或鏡片將光束投射在焊縫上。(2)32mm板厚單道焊接的焊接工藝參數(shù)業(yè)經(jīng)檢定合格,可降低厚板焊接所需的時(shí)間甚至可省掉填料金屬的使用。激光焊接屬非接觸式焊接,作業(yè)過(guò)程不需加壓,但需使用惰性氣體以防熔池氧化,填料金屬偶有使用。激光焊接設(shè)備和產(chǎn)品(17張)激光焊可以與MIG焊組成激光MIG復(fù)合焊,實(shí)現(xiàn)大熔深焊接,同時(shí)熱輸入量比MIG焊大為減小。