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影响激光焊接熔深的六大因素

                           发表日期:2022-11-9

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。激光深熔焊接作为激光焊接的两种基本模式之一(另一为热传导焊接),其应用越来越广泛。
深熔,或称作深度穿透焊接。常见于以高激光功率焊接较厚的材料。在深熔焊接中,激光聚焦在一起从而在工件上形成极高的功率密度。事实上,激光束聚焦的部位会使金属气化,令金属熔池中出现一个盲孔(即深熔孔)。金属蒸气压力会挡住周围熔化的金属,使盲孔在焊接过程中始终处于开口状态。激光功率主要在蒸气与熔体边界和深熔孔壁处被熔体吸收。聚焦的激光束和深熔孔沿焊接轨迹持续移动。焊接材料在深熔孔前方熔化,并在后面重新凝固形成焊缝。

影响激光深熔焊接效果的因素有:

1. 激光功率密度

进行深熔焊接的前提是聚焦激光光斑,使其拥有足够高的功率密度,因此激光功率密度对焊缝成形有决定性的影响。激光功率同时控制着熔透深度与焊接速度。对一定直径的激光束,当增大激光功率时,熔深加深,焊接速度加快。
对达到一定焊接熔深的激光功率一般存在临界值,达到这个临界值时,熔池剧烈沸腾,超过时则熔深会急剧减少。另外,由于金属蒸气的作用力,熔池内会形成小孔,而小孔正是深熔焊接实现的关键。
焦斑功率密度不仅与激光功率成正比,还与激光束和聚焦光路参数有关。

2. 焊接速度

在深熔焊接进行过程中,焊接速度与熔深成反比。在保持激光功率不变的情况下,如提高焊接速度,热输入就会下降,熔深也会减小。因此,适当降低焊接速度可加大熔深,但速度太低又会导致材料过度熔化,出现工件焊穿现象。故针对特定激光功率和特定厚度、种类的材料,都有一个获得最大熔深的合适焊接速度范围。

3. 焦点位置

深熔焊接时,为保持足够的功率密度,焦点位置至关重要。焦点与工件表面相对位置的变化直接影响焊缝宽度与深度,只有焦点位于工件表面内合适的位置,所得焊缝才能形成平行断面, 并获得最大熔深。

4. 保护气体

保护气体的作用有两点:1)排除焊接局部区域的空气,保护工作表面不被氧化; 2)抑制高功率激光焊接时产生等离子云。

5. 工件接头间隙

工件拼合间隙,装配间隙直接与焊接工件的熔深,焊缝宽度有关。在深熔焊接时,如接头间隙超过光斑尺寸,则无法焊接;接头间隙过小,有时在工艺上会产生接板重叠,熔合困难等不良效果;接头间隙过大,极易焊穿;慢速焊接可弥补一些因间隙过大而带来的焊缝缺陷,而高速焊接焊缝变窄,对装配要求更严格。

6. 材料本性

被焊工件材料对激光的吸收决定了激光焊接的效率,影响材料对激光的吸收率的因素有两个方面:

  • 材料电阻系数,经过对不同材料抛光表面的吸收率测量发现,材料对激光的吸收率与电阻系数的平方根成正比,而电阻系数又随温度的变化而变化;
  • 材料的表面状态对光束吸收率有较重要的影响,因而对焊接效果产生明显作用。

现如今,激光行业的发展是越来越广泛,知道激光焊接的人也越来越多。激光焊接有着传统焊接所无法比拟的优势,当然,在使用时,还是需要根据自己的情况选择焊接方法。如今激光焊接机已经逐渐的走进市场,取代传统的焊接方法。

       
   
 

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