激光焊接加工是将具有高强度、高亮度、高单色性和高相干性的激光束辐射在工件表面区域。激光束经光学系统聚焦后,激光焦点的功率密度为104-107瓦/平方厘米。通过激光和待焊接物体之间的相互作用,可以在非常短的时间内形成高度集中的热源区域。热能使被焊接物体熔化,然后冷却结晶,形成牢固的焊点。
激光焊接加工是激光材料加工技术的重要方面之一,70年代主要用于焊接薄壁材料和低速焊接。焊接过程即是激光辐射加热工件表面,为热传导型,表面热量通过热传导向内部扩散。通过控制激光能量、脉冲宽度、峰值功率和重复频率等参数,使工件熔化形成特定的熔池。已成功应用于微小零件的焊接,由于其独特的优势。
激光焊接加工机理:
1、激光焊接机的热传导焊接当激光照到材料表面时,一部分被材料吸收,一部分激光被反射,将光能转化为热能,加热熔化。材料表层的热量通过热传导继续传递到材料的深部,然后两个焊件焊接在一起。
2、激光深熔焊当高功率密度的激光束照到材料表面时,材料吸收光能并将其转化为热能。材料被加热熔化蒸发,产生大量的金属蒸汽。在蒸汽离开表面时产生的反作用力下,熔融金属液体被推出形成凹坑。随着激光的不断照射,凹坑穿透得越来越深。当激光停止照射时,凹坑周围的熔融液体回流,冷却凝固后,两个焊件焊接在一起。
激光焊接加工方法:
1、板材之间的焊接。包括对焊、端焊、中间熔透熔化焊和中间穿孔熔化焊。
2、线对线焊接。包括线十字焊、对线对焊、平行搭接焊和丁字焊。
3、金属丝和块状元件的焊接。块状元件与金属丝的连接可以通过激光焊接机成功实现,块状元件的尺寸可以是任意的,焊接时应注意丝状元件的几何尺寸。
4、不同金属的焊接。应解决可焊性和可焊性参数范围,当激光焊接不同类型的金属时,不同材料之间的激光焊接只有在某些特定的材料组合下才有可能。
常见的激光焊接加工类型有四种:超声波焊接、激光焊接、电阻焊接和微弧点焊。由于激光本身的特点,与其他焊接工艺相比,激光焊接加工具有环保、效率高、加工精度高等优点。