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那些因素影响激光深熔焊接

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。为了获得更高的激光深熔焊接效益,本文总结了此种焊接方式的主要影响因素,包括激光功率密度、焊接速度、焦点位置、保护气体、工件接头装配间隙、材料本性等各个方面,助力各家用户趋利避害,最.大限度利用好激光器及激光设备。

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:1)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;2)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。

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