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激光深熔焊接机理是什么

发布时间:2022-07-04 06:33:45

『壹』 激光焊接机原理

激光焊接
激光焊接是利用高能量密度的激光束作为热源的一种高效精密焊接方法。激光焊接是激光材料加工技术应用的重要方面之一。20世纪70年代主要用于焊接薄壁材料和低速焊接,焊接过程属热传导型,即激光辐射加热工件表面,表面热量通过热传导向内部扩散,通过控制激光脉冲的宽度、能量、峰值功率和重复频率等参数,使工件熔化,形成特定的熔池。由于其独特的优点,已成功应用于微、小型零件的精密焊接中。 中国的激光焊接处于世界先进水平,具备了使用激光成形超过12平方米的复杂钛合金构件的技术和能力,并投入多个国产航空科研项目的原型和产品制造中。 2013年10月,中国焊接专家获得了焊接领域最高学术奖--布鲁克奖,中国激光焊接水平得到了世界的肯定。

中文名
激光焊接
性质
焊接方法
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技术原理

激光焊接
激光焊接可以采用连续或脉冲激光束加以实现,激光焊接的原理可分为热传导型焊接和激光深熔焊接。功率密度小于104~105W/cm2为热传导焊,此时熔深浅、焊接速度慢;功率密度大于105~107W/cm2时,金属表面受热作用下凹成“孔穴”,形成深熔焊,具有焊接速度快、深宽比大的特点。

其中热传导型激光焊接原理为:激光辐射加热待加工表面,表面热量通过热传导向内部扩散,通过控制激光脉冲的宽度、能量、峰功率和重复频率等激光参数,使工件熔化,形成特定的熔池。

用于齿轮焊接和冶金薄板焊接用的激光焊接机主要涉及激光深熔焊接。

激光深熔焊接一般采用

『贰』 激光焊接是什么原理

激光辐射加热待加工表面,表面热量通过热传导向内部扩散,通过控制激光脉冲的宽度、能量、峰功率和重复频率等激光参数,使工件熔化,形成特定的熔池。激光焊接属于熔融焊接,以激光束为能源,冲击在焊件接头上。

『叁』 激光深熔焊接的本质特征,原理和特点,以及小孔效应得定义

激光深熔焊接的本质特征为小孔效应。
当高功率密度激光束入射到金属表面时,材料被迅速加热,由于热传导作用,材料将产生熔化、蒸发。如果材料蒸发速度足够高,激光束将在金属中打出一个小孔,在小孔内,金属蒸气反冲压力与液态静压力、表面张力之间的作用的动态平衡将维持小孔的存在。在激光深熔焊接中,由于存在小孔,激光束能深入到材料内部,被熔化的液态金属环绕在小孔的周围,激光对材料的热输入主要是在小孔壁上的液化界面上,随着激光束的移动,小孔前沿的金属被熔化、汽化,而在小孔后部,液态金属重新凝固形成焊缝。由于小孔附近的很大温度梯度,使小孔周围的金属熔体产生很大的表面张力梯度,其相应的金属蒸气反冲压力使小孔前沿产生强烈的环流。
激光深熔焊的特征:
1) 高的深宽比。熔融金属围着圆柱形高温蒸气腔体形成并延伸向工件,焊缝就变成深而窄。
2) 最小热输入。小孔内的温度非常高,熔化过程发生得极快,输入工件热量很低,热变形和热影响区很小。
3) 高致密性。充满高温蒸气的小孔有利于焊接熔池搅拌和气体逸出,导致生成无气孔的熔透焊缝。焊后高的冷却速度又易使焊缝组织细微化。
4) 强固焊缝。炽热热源和对非金属组分的充分吸收,降低杂质含量、改变夹杂尺寸和其在熔池中的分布。焊接过程无需电极或填充焊丝,熔化区受污染少,使得焊缝强度、韧性至少相当于甚至超过母体金属。
5) 精确控制。聚焦光点很小,焊缝可以高精确定位。激光输出无“惯性”,可在高速下急停和重新起始,用数控光束移动技术则可焊接复杂工件。
6) 非接触大气焊接过程。因为能量来自光子束,与工件无物理接触,所以没有外力施加工件。另外,磁和空气对激光都无影响。
为熔池前端穿透焊件而形成一个小孔,焰流穿过母材而喷出,称为“小孔效应”。

『肆』 激光焊接机系统原理是什么

通发激光为你提供专业全面的回答:
激光焊接是利用高能量的激光脉冲对材料进行微小区域内的局部加热,激光辐射的能量通过热传导向材料的内部扩散,将材 料熔化后形成特定熔池。它是一种新型的焊接方式,激光焊接主要针对薄壁材料、精密零件的焊接,可实现点焊、对接焊、叠 焊、密封焊等,深宽比高,焊缝宽度小,热影响区小、变形小,焊接速度快,焊缝平整、美观,焊后无需处理或只需简单处理 ,焊缝质量高,无气孔,可精确控制,聚焦光点小,定位精度高,易实现自动化。
通常不采用填充焊料,因此零件之间的配合间隙要小于最精细零件厚度的15%。零件各部分都要相对清洁,因为焊接速度很快 ,来不及将杂质烧掉。多数活性金属的焊接要求有保护气体,但是许多合金也可以在空气中进行焊接。

焊接时的热能输入和焊点形状可以由参数及部件控制,分别进行热传导模式焊接,熔透焊接,和小孔焊接。热传导焊接的 深度较浅,范围较宽,类似于GTAW或TIG焊缝形状。这种焊接常常用于一些小型器件,比如和工具,或者中继罐及电池这样的 电子产品,它们需要焊接处光滑,外形美观。熔透模式焊接的深度与焊接宽度相当或略深于宽度。采用熔透模式焊接时,输入 的热能小,熔池小而深,可以用更低平均的。由于焊接周期中维持小孔的需要,小孔模式焊接只用连续或超级模式的连续激光 器。小孔焊接熔池深度宽度比高,达到6:1,是效率最高的焊接过程。脉冲,连续,超级模式的连续激光器都能在热传导模式 下工作,连续激光器可以用熔透模式,而只有超级模式连续激光器可以用于小孔焊接模式。

焊接系统

脉冲Nd: 激光器能发出多种多样的脉冲,焊接时可以设置脉冲的能量,峰值功率,局部的走势和形状等。正是通过控制这 些脉冲参数,脉冲YAG激光器成为全面的焊接系统。即使是低平均功率的脉冲YAG激光器也能进行大点焊,深度点焊和缝焊,因 为与材料的相互作用由以上的脉冲参数决定,而平均功率对焊接的影响不大。脉冲YAG激光器能产生几十焦耳能量的脉冲,而 激光器的平均功率只有100w。脉冲的峰值功率通常最小为2KW,也可高达10KW。总的来说,脉冲Nd:YAG激光器可用于各种点焊 ,或者是热敏的缝焊,以及铝和铜合金的焊接。脉冲的能量越高,单个脉冲所熔化的材料就越多,所以熔深是由脉冲能量而不 是平均功率来决定的。脉冲激光器的峰值功率将克服铝,铜及其他类似合金的反射和散热等不利因素。脉冲激光器焊接深度能 达到3mm。铁合金与高镍合金焊接时的峰值功率需要达到1KW,铝合金峰值功率需要大约3KW,铜合金需要5KW。可以分段调整脉 冲的形状使焊接质量最优化,并实现不相近的金属之间的焊接。JK激光器拥有最新的脉冲整形技术。通过在整个脉冲范围内调 整峰值功率来控制冷却速率,减少裂缝,消除气孔,改善焊接外观。

连续激光器与超级模式连续激光器用于快速,低热能输入,缝焊和拼焊的情况。这些激光器能进行连续的或高速模式及超 级模式的激光输出,为高速焊接和深度焊接提供连续的熔池。真正的脉冲激光器每次脉冲都形成新的熔池并覆盖前次脉冲高达 90%,而连续激光器输入很低的热能就可以焊接了。

然而,连续或超级模式的连续激光器必须用较高的平均功率来进行更深的熔透焊接。为了提高焊接深度,激光器要加大平 均功率或者降低焊接速度。这些激光器能进行热传导模式,熔透模式,甚至是近似电子束焊接的小孔模式焊接。可以对激光束 进行不同的调整,如定点模式,缝焊模式以功率爬升模式。而许多模式都包含在受到专利保护的超级模式中。采用超级模式能 将铁合金焊接深度或速度提高40%,铝合金的焊接能力提高600%。

超级模式可实现正弦波形和方波输出,激光的峰值功率达到平均功率的2倍,而平均功率与连续输出时相同。比如,平均 功率1KW的激光器能产生100-1000Hz范围内的波形输出,峰值功率达到2KW,而平均功率仍然为1KW。焊接区产生的烟尘及微粒 子会使激光束发生散射,大约有40%的激光能量会在焦点处损失。烟尘集中到能反射激光束的程度需要一些时间。当激光能量 减少时,烟尘会迅速消散。超级模式就是利用了这一点,在烟尘达到一定浓度之前迅速输入能量,然后等烟尘降到反射浓度阈 值之下后开始输出下一个高峰值功率。不同的合金有不同的超级调整频率。在焊接中使用超级调整也能减少孔隙及发热量。在 铁合金中,这些超级模式的连续激光器能在平均功率500W的情况下达到1.5mm的熔深,在1KW情况下达到3.5mm的熔深,而2KW情 况下熔深可达到8mm。

这两种激光通常都采用束传输,简化了焊接系统设计,并使焊接过程更加一致可靠。光纤标准长度为5-50m,末端有称为 聚焦头的标准聚焦装置,聚焦头将过来的激光束聚焦到工件上。这些聚焦头可以是简单的直筒形状元件,也有90度角的拐角形 状。CCTV监视系统是常用选项,它可以透过激光棱镜将照相机的焦点投射到工件表面,再加一个十字交叉线发生器,系统就具 备了简单的“对准、加工”功能。其他的选项还包括多点棱镜,环形焦点,焊嘴,气刀等。
看到了我发给你的答案了没

『伍』 激光焊接机的系统原理是什么

您好提问者,对于您的这个问题,我觉得内有在激光行业摸爬滚打个几年是打不上来的!下面请看(博特)激光焊接机厂家是如何让回答您的问题,谢谢!
激光焊接因为具备激光所带有的特性,所以有良好的方向性,高亮度,高强度,高单色性,高一致性。也就是当激光束照射到工件表面面积小等特点,通过激光束聚焦光学系统所产生的高热量,与激光焊接材料的相互作用,形成一个高度集中的热源区,热量可以使一个接头和焊缝的冷却和结晶后的焊接材料的区熔。
根据使用不同的激光和其工作方法,在激光焊接中常用的焊接方式有两个,一个脉冲光纤激光焊接机,主要用于单一的固定点连续焊接,焊接形成一个圆形的焊点;而另一个连续光纤激光焊接机,主要用于大块厚的焊接和切割,焊接过程中,形成一个连续的焊缝。一般来说,激光焊接机的选择是根据焊接材料来选定的。
一些程度的熔化现象,在焊接过程中的强度,可以产生和生成依赖于表面激光功率密度和峰值功率,并控制上述参数可以使用各种不同的焊接工艺。在激光焊接中,光束焦点位置是最关键的控制工艺参数之一,在一定激光功率和焊接速度,唯一的重点是在最好的位置以获得最大的渗透和良好的焊缝成形。
回答完毕,当然答案仅供参考,谢谢!

『陆』 小孔深溶焊工作原理

深熔焊,采用一定的焊接工艺或专用焊条以获得大熔深焊道的焊接方法。
深熔焊 英文名称:deep penetration welding 定义:深熔焊焊缝属于PJP(Partial Joint Penetration,部分完全熔透)即两个母材通过焊接没有完全连接起来,熔透达到或接近70%,一般指的是角焊缝,可留根1/3板厚。深熔焊留根一般比较大,6-8MM,反面不需要清根。
激光小孔深溶焊原理:激光焊接由于其焊缝深宽比高、热影响区小以及高的焊接速度而在工业上得到越来越广泛的应用。激光深熔焊接的本质特征就是存在着小孔效应。

『柒』 大功率激光焊接的生成原理

AHL-W90 激光焊接的工艺参数 1、功率密度.功率密度是激光加工中最关键的参数之一.采用较高的功率密 度,在微秒时间范围内,表层 即可加热至沸点...

『捌』 激光焊接的基本原理有哪些

激光焊接是利用高能量密度的激光束作为热源的一种高效精密焊接方法。激光焊接是激光材料加工技术应用的重要方面之一。20世纪70年代主要用于焊接薄壁材料和低速焊接,焊接过程属热传导型,即激光辐射加热工件表面,表面热量通过热传导向内部扩散,通过控制激光脉冲的宽度、能量、峰值功率和重复频率等参数,使工件熔化,形成特定的熔池。由于其独特的优点,已成功应用于微、小型零件的精密焊接中。

中国的激光焊接处于世界先进水平,具备了使用激光成形超过12平方米的复杂钛合金构件的技术和能力,并投入多个国产航空科研项目的原型和产品制造中。 2013年10月,中国焊接专家获得了焊接领域最高学术奖--布鲁克奖,中国激光焊接水平得到了世界的肯定。激光焊接可以采用连续或脉冲激光束加以实现,激光焊接的原理可分为热传导型焊接和激光深熔焊接。功率密度小于10~10 W/cm为热传导焊,此时熔深浅、焊接速度慢;功率密度大于10~10 W/cm时,金属表面受热作用下凹成"孔穴",形成深熔焊,具有焊接速度快、深宽比大的特点。其中热传导型激光焊接原理为:激光辐射加热待加工表面,表面热量通过热传导向内部扩散,通过控制激光脉冲的宽度、能量、峰功率和重复频率等激光参数,使工件熔化,形成特定的熔池。用于齿轮焊接和冶金薄板焊接用的激光焊接机主要涉及激光深熔焊接。激光深熔焊接一般采用连续激光光束完成材料的连接,其冶金物理过程与电子束焊接极为相似,即能量转换机制是通过"小孔"(Key-hole)结构来完成的。

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