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用于焊接的主要有兩種激光, 即CO2 激光和Nd:YAG激光。激光焊接方式與傳統(tǒng)式的縫合方法較為,激光焊接具備符合速度更快,痊愈全過(guò)程中沒(méi)有臟東西反映,維持焊接位置的機(jī)械設(shè)備特性,被修補(bǔ)組織按其原生物結(jié)構(gòu)力學(xué)特性生長(zhǎng)發(fā)育等優(yōu)勢(shì)將在之后的生物醫(yī)學(xué)中獲得更普遍的運(yùn)用。CO2 激光和Nd: YAG激光都是肉眼不可見(jiàn)紅外光。Nd: YAG激光產(chǎn)生的光束主要是近紅外光,波長(zhǎng)為1. 06 Lm, 熱導(dǎo)體對(duì)這種波長(zhǎng)的光吸收率較高,對(duì)于大部分金屬, 它的反射率為20% ~ 30%。只要使用標(biāo)準(zhǔn)的光鏡就能使近紅外波段的光束聚焦為直徑0. 25 mm。CO2 激光的光束為遠(yuǎn)紅外光, 波長(zhǎng)為10. 6Lm, 大部分金屬對(duì)這種光的反射率達(dá)到80% ~ 90%,需要特別的光鏡把光束聚焦成直徑為0. 75 - 0. 1mm。Nd: YAG激光功率一般能達(dá)到4 000~ 6 000W左右, 現(xiàn)在功率已達(dá)到10 000W。而CO2 激光功率卻能輕易達(dá)到20 000W甚至更大。
離焦量對(duì)焊接質(zhì)量的影響:激光焊接通常需要一定的離焦量,因?yàn)榧す饨裹c(diǎn)處光斑中心的功率密度過(guò)高,容易蒸發(fā)成孔。當(dāng)負(fù)離焦時(shí),材料內(nèi)部功率密度比表面還高,易形成更強(qiáng)的熔化、汽化,使光能向材料更深處傳遞。離開(kāi)激光焦點(diǎn)的各平面上,功率密度分布相對(duì)均勻。離焦方式有兩種:正離焦與負(fù)離焦。焦平面位于工件上方為正離焦,反之為負(fù)離焦。按幾何光學(xué)理論,當(dāng)正負(fù)離焦平面與焊接平面距離相等時(shí),所對(duì)應(yīng)平面上功率密度近似相同,但實(shí)際上所獲得的熔池形狀不同。負(fù)離焦時(shí),可獲得更大的熔深,這與熔池的形成過(guò)程有關(guān)。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。與此同時(shí),高濃度汽體使液相金屬運(yùn)動(dòng)至熔池邊緣,在熔池中心形成凹陷。當(dāng)負(fù)離焦時(shí),材料內(nèi)部功率密度比表面還高,易形成更強(qiáng)的熔化、汽化,使光能向材料更深處傳遞。所以在實(shí)際應(yīng)用中,當(dāng)要求熔深較大時(shí),采用負(fù)離焦;焊接薄材料時(shí),宜用正離焦。
隨著工業(yè)激光產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展,市場(chǎng)對(duì)激光加工技術(shù)的要求越來(lái)越高,激光技術(shù)已從單一應(yīng)用逐漸轉(zhuǎn)向多元化應(yīng)用,激光加工方面不再是單一的切割或者焊接,市場(chǎng)對(duì)激光加工要求切割和焊接一體化的需求也越來(lái)越多,激光切割和激光焊接的切焊一體化激光加工設(shè)備應(yīng)運(yùn)而生。激光深熔焊接一般采用連續(xù)激光光束完成材料的連接,其冶金物理過(guò)程與電子束焊接極為相似,即能量轉(zhuǎn)換機(jī)制是通過(guò)“小孔”(Key-hole)結(jié)構(gòu)來(lái)完成的。優(yōu)點(diǎn)(1)可將入熱量降到的需要量,熱影響區(qū)金相變化范圍小,且因熱傳導(dǎo)所導(dǎo)致的變形亦;(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;(3)不需使用電極,沒(méi)有電極污染或受損的顧慮。且因不屬于接觸式焊接制程,機(jī)具的耗損及變形皆可降至;(4)激光束易于聚焦、對(duì)準(zhǔn)及受光學(xué)儀器所導(dǎo)引,可放置在離工件適當(dāng)之距離,且可在工件周?chē)臋C(jī)具或障礙間再導(dǎo)引,其他焊接法則因受到上述的空間限制而無(wú)法發(fā)揮;