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激光焊接原理的应用与进展

* 来源: * 作者: * 发表时间: 2020-09-11 11:29:28 * 浏览: 10
激光是继原子能,计算机和半导体之后的20世纪以来人类的另一项重大发明。它被称为“最快的刀”,“最精确的尺子”和“最亮的灯”。它的亮度是日光的100亿倍。它的原理早在1916年就被美国著名的物理学家爱因斯坦发现,但直到1960年,激光才首次成功制造出来。激光应运而生,是在理论准备和生产实践的迫切需要的背景下。一经推出,便获得了非凡的快速发展。激光的发展不仅为古代的光学科学和光学技术注入了新的活力,而且还催生了一个新兴的产业。激光使人们能够有效地使用前所未有的先进方法和手段来获得前所未有的收益和成果,从而促进生产力的发展。自从1882年碳弧焊问世以来,作为重要的现代加工技术之一的焊接已经历了100多年的发展。为了满足工业发展和技术进步的需要,埋弧焊,电阻焊,A一系列新的焊接方法,例如电渣焊和各种气体保护焊。进入1960年代后,随着新焊接技术和新能源的发展和研究,等离子弧切割和焊接,真空电子束焊接和激光焊接等高能束技术也相继应用于各个工业领域,使焊接技术达到新水平。特别是近年来,各个尖端产业的发展需求不断提出具有高强度钢,超高强度钢,特殊耐热耐腐蚀钢等特殊性能的材料的焊接问题,高强度不锈钢,特殊合金和金属间化合物,复合材料材料,难熔金属和异种材料的焊接等。激光束焊接(LBW)是一种高效且精确的焊接方法,它使用具有极高能量密度的激光束作为材料。热源。与其他熔焊相比,它具有独特的高纵横比,较小的焊接宽度,较小的热影响区和变形。尺寸小,焊接速度快,焊缝质量高,无气孔,可控,焦点小,定位精度高,易于实现自动化等优点已在各种加工和制造行业中受到高度重视。 1激光焊接的原理激光是指激光活性物质(加工材料)受激产生辐射,并通过光放大产生具有良好单色性,强方向性和高亮度的光束。通过透射镜或反射镜聚焦后,可获得直径小于0.01mm,功率密度高达106〜1012W / cm2的能量束,可用作焊接,切割和表面热源。材料处理。激光焊接本质上是激光与不透明材料之间相互作用的过程。在微观上它是一个量子过程,在宏观上它被反射,吸收,加热,熔化和汽化。在激光焊接过程中,激光照射焊接零件的表面,然后作用在其上。一部分被反射,另一部分进入焊件内部。激光焊接的热效应取决于焊件吸收光束能量的程度,通常以吸收为特征。金属对激光的吸收率主要与激光波长,金属特性,温度,表面条件和激光功率密度等因素有关。材料的加热:吸收了光子并处于高能级的电子将在与其他电子的碰撞以及与晶格的相互作用中转移能量。光子的能量最终转换为晶格的热振动能,从而使材料的温度升高至高水平,从而改变了材料的表面和内部温度。材料熔化和汽化:在激光加工过程中,材料吸收的光能在很短的时间内完成了转化为热能(大约10-9s)。在这段时间内,热能只限于材料的激光辐射区域,然后通过导热,热量从高温区域转移到低温区域。当功率密度大于106W / cm2时,被焊接的材料将急剧蒸发。在连续激光深熔焊过程中,由于被焊接材料的蒸发,蒸气压和蒸气反作用力可以克服熔融金属的表面张力和液态金属的静压力,从而形成小孔。 “小孔”类似于“黑孔”,它有助于吸收光束的能量。墙面聚焦效果:当激光束注入小孔时,由于聚焦后激光束不是平行光束,因此与孔壁形成一定的入射角。激光束撞击孔壁后,它会通过多次反射到达孔的底部。最终它被完全吸收了。焊缝的形成:随着工件和梁彼此相对运动,由于被焊接材料的强烈蒸发所产生的表面张力,小孔前面的熔融金属沿一定方向加速。角,在小孔后面的近表面形成熔体流动。 ldquo,小孔后面的液态金属由于散热而温度迅速下降,并凝固形成连续焊缝。