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激光焊接工藝參數(shù)解析
閱讀：2314 發(fā)布時間：2021-9-26激光焊接因具有高能量密度、深穿透、高精度、適應(yīng)性強(qiáng)等優(yōu)點而受到航空航天、機(jī)械、電子、汽車、造船和核能工程等領(lǐng)域的普遍重視。尤其在汽車生產(chǎn)中，無論是車身組裝還是汽車零部件的生產(chǎn)，激光焊接都得到了廣泛的應(yīng)用。據(jù)有關(guān)資料統(tǒng)計，歐美工業(yè)發(fā)達(dá)國家50% ～70%的汽車零部件都是用激光加工完成的，其中主要以激光焊接和切割為主，激光焊接在汽車生產(chǎn)中已成為標(biāo)準(zhǔn)工藝。
影響激光焊接質(zhì)量的工藝參數(shù)比較多，如功率密度、光束特性、離焦量、焊接速度、激光脈沖波形和輔助吹氣等。
功率密度
功率密度是激光焊接中最關(guān)鍵的參數(shù)之一。
采用較高的功率密度，在幾秒或幾微秒時間內(nèi)，可迅速將金屬加熱至熔點，形成良好的熔融焊接。激光光束的聚焦光斑直徑與激光器輸出光束的模式密切相關(guān)，模式越低，聚焦后的光點越小，焊縫越窄，熱影響區(qū)越小。Nd:YAG固體激光器的光束模式為TEM00。
激光脈沖波形
激光脈沖波形在激光焊接中十分重要( 尤其是對薄片焊接) 。當(dāng)高強(qiáng)度激光束射至材料表面時，金屬表面將會有60% ～90%的激光能量因反射而損失掉，且反射率隨表面溫度不同而改變。在一個激光脈沖作用期間內(nèi)，金屬反射率的變化很大，例如正弦波，適用于散熱快的工件，飛濺小但熔深淺;方波適用于散熱慢的工件，飛濺大但熔深大。通過快速漸升、漸降功率的調(diào)整 ，可使焊件避免激光功率開關(guān)瞬間突開、突閉造成的焊縫起始?xì)饪缀褪瘴不】恿鸭y缺陷。
離焦量
離焦量是指工件表面偏離焦平面的距離。離焦位置直接影響拼焊時的小孔效應(yīng)。離焦方式有兩種：正離焦和負(fù)離焦。焦平面位于工件上方為正離焦，反之為負(fù)離焦。當(dāng)正負(fù)離焦量相等時，所對應(yīng)平面的功率密度近似相同，但實際上所獲得的熔池形狀不同。負(fù)離焦時，可獲得更大的熔深，這與熔池的形成過程有關(guān)。實驗表明，激光加熱50～200μs時材料開始熔化，形成液相金屬并出現(xiàn)部分汽化，形成高壓蒸氣，并以*的速度噴射，發(fā)出耀眼的白光。與此同時，高濃度氣體使液相金屬運動至熔池邊緣，在熔池中心形成凹陷。負(fù)離焦時，材料內(nèi)部功率密度比表面還高，易形成更強(qiáng)的熔化、氣化，使光能向材料更深處傳遞。所以實際應(yīng)用中熔深較大時，應(yīng)采用負(fù)離焦，焊接薄材料時宜采用正離焦。
焊接速度
焊接速度決定了焊接表面質(zhì)量、熔深、熱影響區(qū)等。可以通過降低焊接速度或增大焊接電流來改善熔深。通常采用降低焊接速度的方法來改善熔深，以延長設(shè)備使用壽命。
輔助吹氣
輔助吹氣在高功率激光焊接中是的一道工序。一方面是為了防止金屬材料濺射而污染聚焦鏡(同軸保護(hù)氣);另一方面是為了防止焊接過程中產(chǎn)生的高溫等離子體過多集聚，阻擋激光到達(dá)材料表面(側(cè)吹氣) 。輔助氣體的種類和吹氣量大小對焊接結(jié)果有較大影響，不同的吹氣方法也會對焊接質(zhì)量產(chǎn)生一定的影響。國內(nèi)外在這方面的研究較多。