激光焊接技术.doc
需积分: 10 133 浏览量
2019-09-05
20:44:25
上传
评论 1
收藏 407KB DOC 举报
激光焊接技术
激发电子或分子使其在转换成能量的过程中产生集中且相位相同的光束，
Laser 来自 LightAmplicationbyStimulatedEmissionRadiation 的第一个
字母所组成。
由光学震荡器及放在震荡器空穴两端镜间的介质所组成。介质受到激发至
高能量状态时，开始产生同相位光波且在两端镜间来回反射，形成光电的串结
效应，将光波放大，并获得足够能量而开始发射出激光。激光亦可解释成将电
能、化学能、热能、光能或核能等原始能源转换成某些特定光频（紫外光、可
见光或红外光的电磁辐射束的一种设备。转换形态在某些固态、液态或气态介
质中很容易进行。当这些介质以原子或分子形态被激发，便产生相位几乎相同
且近乎单一波长的光束-----激光。由于具同相位及单一波长，差异角均非常小，
在被高度集中以提供焊接、切割及热处理等功能前可传送的距离相当长。
世界上的第一个激光束于 1960 年利用闪光灯泡激发红宝石晶粒所产生，
因受限于晶体的热容量，只能产生很短暂的脉冲光束且频率很低。虽然瞬间脉
冲峰值能量可高达 10^6 瓦，但仍属于低能量输出。使用钕（ND）为激发元
素的钇铝石榴石晶棒（Nd:YAG）可产生 1---8KW 的连续单一波长光束。YAG
激光，波长为 1.06uM，可以通过柔性光纤连接到激光加工头，设备布局灵活，
适用焊接厚度 0.5-6mm。使用 CO2 为激发物的 CO2 激光（波长
10.6uM），输出能量可达 25KW，可做出 2mm 板厚单道全渗透焊接，工业
界已广泛用于金属的加工上。
早期的激光焊接研究实验大多数是利用红宝石脉冲激光器，当时虽然能够
获得较高的脉冲能量，但是这些激光器的平均输出功率相当低，这主要是由激
光器很低的工作效率和发光物质的受激性所决定的。激光焊接主要使用 CO2 激
光器和 YAG 激光器，YAG 激光器由于具有较高的平均功率，在它出现之后就
成为激光点焊和激光缝焊的优选设备。激光焊接与电子束焊接的显著区别在于
激光辐射不能产生穿孔焊接方式。而实际上，当激光脉冲能量密度达到 10 的 6
次方 W/CM2 时，就会在呗焊接金属材料焊接界面上形成焊孔，小孔的形成条
件得到满足，从而就可以利用激光束进行深熔焊接。
在 20 世纪 70 年代以前，由于高功率连续波形激光器尚未开发出来，所以
研究重点集中在脉冲激光焊接上。早期的激光焊接研究实验大多数是利用红宝
石脉冲激光器。YAG 激光器的焊接过程是通过焊点搭接而进行的，知道 1KW
以上的连续功率波形激光器诞生以后，具有真正意义的激光缝焊才得以实现。
随着千瓦级连续 CO2 激光器焊接试验的成功，激光焊接技术在 20 世纪
70 年代初取得突破性进展。在大厚度不锈钢试件上进行 CO2 激光焊接，形成
了穿透熔深的焊缝，从而清楚的标明了小孔的形成，而且激光焊接产生的深熔
焊缝与电子束焊接相似。这些利用 CO2 激光器进行金属焊接的早期工作证明了
高功率连续激光焊接的巨大潜能。在航空工业以及其他许多应用中，激光焊接
剩余10页未读，继续阅读
资源评论
