激光焊接機是將高強度的激光束輻射至金屬表面,通過激光與金屬的相互作用,使金屬熔化形成焊接。在激光與金屬的相互作用過程中,金屬熔化僅為其中一種物理 現(xiàn)象。有時光能并非主要轉化為金屬熔化,而以其它形式表現(xiàn)出來,如汽化、等離子體形成等。然而,要實現(xiàn)良好的熔融焊接,必須使金屬熔化成為能量轉換的主要 形式。為此,必須了解激光與金屬相互作用中所產(chǎn)生的各種物理現(xiàn)象以及這些物理現(xiàn)象與激光參數(shù)的關系,從而通過控制激光參數(shù),使激光能量絕大部分轉化為金屬 熔化的能量,達到焊接的目的。
1、功率密度。
功率密度是激光加工中 關鍵的參數(shù)之一。采用較高的功率密度,在微秒時間范圍內,表層即可加熱至沸點,產(chǎn)生大量汽化。因此,高功率密度對于材料去除加工,如 打孔、切割、雕刻有利。對于較低功率密度,表層溫度達到沸點需要經(jīng)歷數(shù)毫秒,在表層汽化前,底層達到熔點,易形成良好的熔融焊接。因此,在傳導型激光焊接 中,功率密度在范圍在104~106W/cm2。
2、激光脈沖波形。
激光脈沖波形在激光焊接中是一個重要問題,尤其對于薄片焊接更為重要。當高強度激光束射至材料表面,金屬表面將會有60~98%的激光能量反射而損失掉,且反射率隨表面溫度變化。在一個激光脈沖作用期間內,金屬反射率的變化很大。
3、激光脈沖寬度。
脈寬是脈沖激光焊接的重要參數(shù)之一,它既是區(qū)別于材料去除和材料熔化的重要參數(shù),也是決定加工設備造價及體積的關鍵參數(shù)。