1、冶金過程及工藝?yán)碚摗?/strong>
激光深熔焊冶金物理過程與電子束焊極為相似,即能量轉(zhuǎn)換機(jī)制是通過“小孔”結(jié)構(gòu)來完成的。在足夠高的功率密度光束照射下,材料產(chǎn)生蒸發(fā)形成小孔。這個(gè)充滿蒸汽的小孔猶如一個(gè)黑體,幾乎全部吸收入射光線的能量,孔腔內(nèi)平衡溫度達(dá)25000度左右。熱量從這個(gè)高溫孔腔外壁傳遞出來,使包圍著這個(gè)孔腔的金屬熔化。小孔內(nèi)充滿在光束照射下壁體材料連續(xù)蒸發(fā)產(chǎn)生的高溫蒸汽,小孔四壁包圍著熔融金屬,液態(tài)金屬四周即圍著固體材料??妆谕庖后w流動(dòng)和壁層表面張力與孔腔內(nèi)連續(xù)產(chǎn)生的蒸汽壓力相持并保持著動(dòng)態(tài)平衡。光束不斷進(jìn)入小孔,小孔外材料在連續(xù)流動(dòng),隨著光束移動(dòng),小孔始終處于流動(dòng)的穩(wěn)定態(tài)。就是說,小孔和圍著孔壁的熔融金屬隨著前導(dǎo)光束前進(jìn)速度向前移動(dòng),熔融金屬填充著小孔移開后留下的空隙并隨之冷凝,焊縫于是形成。
2、影響因素。
對(duì)激光深熔焊產(chǎn)生影響的因素包括:激光功率,激光束直徑,材料吸收率,焊接速度,保護(hù)氣體,透鏡焦長,焦點(diǎn)位置,激光束位置,焊接起始和終止點(diǎn)的激光功率漸升、漸降控制。
3、激光深熔焊的特征及優(yōu)點(diǎn)。
特征:(1)高的深寬比。因?yàn)槿廴诮饘賴鴪A柱形高溫蒸汽腔體形成并延伸向工件,焊縫就變得深而窄。(2)最小熱輸入。因?yàn)樵辞粶囟群芨?,熔化過程發(fā)生得極快,輸入工件熱量極低,熱變形和熱影響區(qū)很小。(3)高致密性。因?yàn)槌錆M高溫蒸汽的小孔有利于熔接熔池?cái)嚢韬蜌怏w逸出,導(dǎo)致生成無氣孔熔透焊接。焊后高的冷卻速度又易使焊縫組織微細(xì)化。(4)強(qiáng)固焊縫。(5)精確控制。(6)非接觸,大氣焊接過程。
優(yōu)點(diǎn):(1)由于聚焦激光束比常規(guī)方法具有高得多的功率密度,導(dǎo)致焊接速度快,熱影響區(qū)和變形都較小,還可以焊接鈦、石英等難焊材料。(2)因?yàn)楣馐菀讉鬏敽涂刂?,又不需要?jīng)常更換焊炬、噴嘴,顯著減少停機(jī)輔助時(shí)間,所以有荷系數(shù)和生產(chǎn)效率都高。(3)由于純化作用和高的冷卻速度,焊縫強(qiáng),綜合性能高。(4)由于平衡熱輸入低,加工精度高,可減少再加工費(fèi)用。另外,激光焊接的動(dòng)轉(zhuǎn)費(fèi)用也比較低,可以降低生產(chǎn)成本。(5)容易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化,對(duì)光束強(qiáng)度與精細(xì)定位能進(jìn)行有效的控制。
4、激光深熔焊設(shè)備。
激光深熔焊通常選用連續(xù)波CO2激光器,這類激光器能維持足夠高的輸出功率,產(chǎn)生“小孔”效應(yīng),熔透整個(gè)工件截面,形成強(qiáng)韌的焊接接頭。就激光器本身而言,它只是一個(gè)能產(chǎn)生可作為熱源、方向性好的平行光束的裝置。如果把它導(dǎo)向和有效處理后射向工件,其輸入功率就具有強(qiáng)的相容性,使之能更好的適應(yīng)自動(dòng)化過程。為了有效實(shí)施焊接,激光器和其他一些必要的光學(xué)、機(jī)械以及控制部件一起共同組成一個(gè)大的焊接系統(tǒng)。這個(gè)系統(tǒng)包括激光器、光束傳輸組件、工件的裝卸和移動(dòng)裝置,還有控制裝置。這個(gè)系統(tǒng)可以是僅由操作者簡(jiǎn)單地手工搬運(yùn)和固定工件,也可以是包括工件能自動(dòng)的裝、卸、固定、焊接、檢驗(yàn)。這個(gè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和實(shí)施的總要求是可獲得滿意的焊接質(zhì)量和高的生產(chǎn)效率。
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