特種加工中的激光焊接技術(shù)

一、激光焊接的工作原理

激光焊接是將具有優(yōu)異的方向性、高亮度、高強(qiáng)度、高單色性、高相干性等特點(diǎn)的激光束輻射至加工工件表面區(qū)域內(nèi)，激光束經(jīng)過(guò)光學(xué)系統(tǒng)聚焦后，其激光焦點(diǎn)的功率密度為104-107W/cm2，通過(guò)激光與被焊物的相互作用，在極短的時(shí)間內(nèi)使被焊處形成一個(gè)能高度集中的熱源區(qū)，熱能使被焊物區(qū)域熔化后冷卻結(jié)晶形成牢固的焊點(diǎn)和焊縫。根據(jù)所用激光器及其工作方式的不同，常用的激光焊接方式有兩種，一種是脈沖激光焊，主要用于單點(diǎn)固定連續(xù)和簿件材料的焊接，焊接時(shí)形成一個(gè)個(gè)圓形焊點(diǎn)；另一種為連續(xù)激光焊，主要用于大厚件的焊接和切割，焊接過(guò)程中形成一條連續(xù)焊縫。就一般而論，焊接材料的選擇、激光焊接機(jī)的選擇，加工工作臺(tái)的選擇，是影響激光焊接效果的主要因素。而對(duì)于焊接過(guò)程中熔化現(xiàn)象能否產(chǎn)生和產(chǎn)生的強(qiáng)弱程度則主要取決于激光作用材料表面的時(shí)間、功率密度和峰值功率，控制好上述各參數(shù)就可利用激光進(jìn)行各種不同的焊接加工。激光焊接中，光束焦點(diǎn)位置是最關(guān)鍵的控制工藝參數(shù)之一，在一定激光功率和焊接速度下，只有焦點(diǎn)處于最佳位置范圍內(nèi)才能獲得最大熔深和好的焊縫形狀。

二、激光焊接的主要特性

與其他傳統(tǒng)的焊接技術(shù)相比，激光焊接具有如下的優(yōu)點(diǎn)：

1、激光焊接屬非接觸式焊接，作業(yè)過(guò)程不需加壓，焊接速度快、功效高、深度大、殘余應(yīng)力和變形小，能在室溫或特殊條件下(如封閉的空間)進(jìn)行焊接，焊接設(shè)備裝置簡(jiǎn)單，不產(chǎn)生X射線。

2、可焊接如高熔點(diǎn)金屬的難熔材料，甚至可用于如陶瓷、有機(jī)玻璃等非金屬材料的焊接，對(duì)異形材料施焊，效果良好，且具有很大的靈活性，可對(duì)于焊接難以接近的部位施行非接觸遠(yuǎn)距離焊接。

3、激光束經(jīng)聚焦可獲得很小的光斑，由于不受磁場(chǎng)影響且能精確定位，因此，可進(jìn)行微型焊接，適用于大批量自動(dòng)化生產(chǎn)的微、小型工件的組焊中。

4、激光束易實(shí)現(xiàn)光束按時(shí)間與空間分光，可以切換裝置將激光束傳送舉多個(gè)工作站，因此，能進(jìn)行多光束同時(shí)加工及多工位加工，為更精密的焊接提供了條件。