激光焊接原理

激光焊接可以采用連續(xù)或脈沖激光束加以實(shí)現(xiàn)，激光焊接的原理可分為熱傳導(dǎo)型焊接和激光深熔焊接。功率密度小于104～105 W/cm2為熱傳導(dǎo)焊接，此時熔深淺、焊接速度慢；功率密度大于105～107 W/cm2時，金屬表面受熱作用下凹成“孔穴”，形成深熔焊，具有焊接速度快、深寬比大的特點(diǎn)[1]。其中熱傳導(dǎo)型激光焊接原理為：激光輻射加熱待加工表面，表面熱量通過熱傳導(dǎo)向內(nèi)部擴(kuò)散，通過控制激光脈沖的寬度、能量、功率和頻率等參數(shù)使工件熔化形成特定的熔池。

激光深熔焊接一般采用連續(xù)激光光束完成材料的連接，其冶金物理過程與電子束焊接極為相似，能量轉(zhuǎn)換機(jī)制是通過小孔完成。在高功率密度激光的照射下，材料蒸發(fā)形成小孔，這個充滿蒸氣的小孔猶如一個黑體，幾乎吸收全部的入射光能量，熱量從這個高溫孔腔外壁傳遞出來，使包圍著這個孔腔四周的金屬熔化。在光束照射下的壁體材料連續(xù)蒸發(fā)產(chǎn)生高溫蒸汽，孔壁外液體流動形成的壁層表面張力與孔腔內(nèi)連續(xù)產(chǎn)生的蒸汽壓力相持并保持動態(tài)平衡。光束不斷進(jìn)入小孔，小孔始終處于流動的穩(wěn)定狀態(tài)，圍著孔壁的熔融金屬隨著前導(dǎo)光束前進(jìn)而向前移動，熔融金屬填充小孔移開后留下的空隙并隨之冷凝，焊縫于是形成。