影響激光焊接效果的重要因素（上篇）
發(fā)布時間：2014-09-12 閱覽次數(shù)：1756 次
激光焊接技術(shù)的進(jìn)步使激光焊接機(jī)在各個工業(yè)加工領(lǐng)域得到廣泛使用。一些激光焊接機(jī)重要的參數(shù)會影響焊接能力，直接影響焊接質(zhì)量。激光焊接加工中只要運(yùn)用好這些參數(shù)，掌握變化規(guī)律，就可以對產(chǎn)品的不同的要求，調(diào)整焊縫獲得最佳的焊接性能。
激光焊接技術(shù)的成熟使創(chuàng)想激光焊接機(jī)在各個工業(yè)加工領(lǐng)域得到廣泛使用。一些激光焊接機(jī)重要的參數(shù)會影響焊接能力，直接影響焊接質(zhì)量。激光焊接加工中只要運(yùn)用好這些參數(shù)，掌握變化規(guī)律，就可以對產(chǎn)品的不同的要求，調(diào)整焊縫獲得最佳的焊接性能。我們先從激光輸出功率、激光脈沖波形 、激光脈沖寬度、焦點(diǎn)位置這些因素對激光焊接效果的影響。
1、激光輸出功率 工件表面某點(diǎn)吸收能量的多少由激光輸出功率和激光輻照時間共同決定。在其他參數(shù)都相同的條件下(如能量分布,焦點(diǎn)位置等)，增加激光輸出功率可提高焊接速度、增大焊接熔深。焊接碳鋼時輸出功率對熔深及焊接速度的影響如圖1所示。焊接熔深直接與光束功率密度有關(guān)，對一定直徑的激光束，熔深隨著光束功率提高而增加。無論對連續(xù)激光還是脈沖激光，激光功率越大，則工件所能吸收的能量值越高，材料所能達(dá)到的溫度就越高。隨著聚焦透鏡焦長變化，功率會由此改變。
圖1、功率對熔深以及焊接深度的影響
2、激光脈沖波形 激光脈沖波形在脈沖激光焊接中是一個重要問題，尤其對于高反材料的焊接。當(dāng)高強(qiáng)度激光束射入材料表面，會將30～80％的激光能量反射而損失掉，尤其是金、銀、銅、鋁、鈦等材料反射強(qiáng)、傳熱快。一個激光脈沖訊號過程中，金屬的反射率隨時間而變化。當(dāng)材料表面溫度升高到熔點(diǎn)時，反射率會迅速下降，當(dāng)表面處于熔化狀態(tài)時，反射穩(wěn)定于某一值。對于波長1064μm的激光束，大多數(shù)材料初始反射率較高，因此常采用帶有前置尖峰的激光輸出波形，利用開始出現(xiàn)的尖峰迅速改變表面狀態(tài)，使其溫度上升至熔點(diǎn)，從而使材料表面反射率較低。對于鋼及類似等黑金屬，其表面反射率比有色金屬低，宜采用平坦的激光波形。在實(shí)際焊接中可針對不同材料的焊接特性，靈活調(diào)整脈沖波形。如對于易脆材料可以采用能量緩慢降低的脈沖波形,減慢冷淬速度。
3、激光脈沖寬度 脈寬由熔深與熱影響分區(qū)確定，脈寬越長熱影響區(qū)越大，熔深是隨脈寬的1/2次方增加。但脈沖寬度的增大會降低峰值功率，因此增加脈沖寬度一般用于熱傳導(dǎo)焊接方式，形成的焊縫尺寸寬而淺，尤其適合薄板和厚板的搭接焊。但是，較低的峰值功率會導(dǎo)致多余的熱輸入。對于每種材料，都有一個可使熔深達(dá)到最大的最佳脈沖寬度。鋼的最佳脈沖寬度為（5～8）×3 10−S。
4、焦點(diǎn)位置（離焦量、焦距） 焊接時，光束的聚焦特性（包括焦距和離焦量）對焊接質(zhì)量有影響。采用短焦距可獲得較高的能量密度，光斑小,要求工件配合間隙要小。長焦距能量密度低，焦距較大，但仍可維持一定的能量密度。對接頭定位的精度不高時，能量密度足夠用于焊接時，可采用長焦距焊接。 焦平面位于工件上方的為正離焦，反之為負(fù)離焦。正、負(fù)離焦量相等時，平面上的功率密度近似相同，但熔池形狀不同。在實(shí)際運(yùn)用中，薄板焊接時，熔深小，適宜用正離焦；熔深較大時，采用負(fù)離焦，如果離焦太遠(yuǎn)效果也不明顯，能量也比較容易分散。圖2表示焦點(diǎn)位置對1018鋼熔深及縫寬的影響。通過調(diào)節(jié)離焦量可以在光束的某一截面選擇一光斑直徑使其能量密度適合于焊接。在實(shí)際加工中，離焦量的控制應(yīng)先在加工的材料上進(jìn)行試加工，選擇合適的電流及脈寬大小、激光頻率，看激光打在材料上的情況，合適的離焦量基本無熔渣濺出。
圖2 焦點(diǎn)位置對1018鋼熔深及縫寬的影響
激光焊接機(jī)在我們生產(chǎn)生活中非常普遍，在下篇我們可以了解到更多影響激光焊接效果的因素，如：脈沖的頻率、材料的吸熱率、焊接的速度、保護(hù)氣體。
當(dāng)前位置：