焊接機器人激光是利用受激輻射實現光的放大原理而產(chan) 生的一種單色 、方向性聚焦後可獲得直徑小於(yu) 0.01mm、功率密度高達10W/㎡的能束,可用焊接、切割及材料表麵熔覆的熱源。
焊接機器人激光焊是利用能(可見光或紫外線)作為(wei) 熱源熔化並連接工件的焊接方法。激光能得以實現,不僅(jin) 是因為(wei) 激光本身具有極高的能量,更重要的是因為(wei) 激光能量被高度聚焦到一點,使其能量密度增大。
激光焊接時,激光照射到被焊材料的表麵,與(yu) 其發生作用,一部分被反射,一部分被吸收,進入材料內(nei) 部。對於(yu) 不透明材料,透射光被吸收,金屬的線性吸收係數為(wei) 10*7~10*8/m。對於(yu) 金屬,激光在金屬表麵0.01~0.1m的厚度中被吸收轉變成熱能,導致金屬表麵溫度升高,再傳(chuan) 向金屬內(nei) 部。
光子轟擊金屬表麵形成蒸氣,蒸發的金屬可防止剩餘(yu) 能量被金屬反射掉。如果被焊金屬有良好的導熱性能,則會(hui) 得到較大的熔深。激光在材料表麵的反射、透射和吸收,本質上是光波的電磁場與(yu) 材料相互作用的結果。
激光光波入射材料時,材料中的帶電粒子依著光波電矢量的步調振動,使光子的輻射能變成了電子的動能。物質吸收激光後,首先產(chan) 生的是某些質點的過量能量,如自由電子的動能、束縛電子的激發能或者還有過量的聲子,這些原始激發能經過一定過程在轉化為(wei) 熱能。
激光除了與(yu) 其他光源一樣是電磁波外,還具有其他光源不具備的特性,如高方向性、高亮度(光子強度)、高單色性和高相幹性。激光焊接加工時,材料吸收的光能向熱能的轉換是在極短的時間(約為(wei) 10s)內(nei) 完成的。在這個(ge) 時間內(nei) ,熱能僅(jin) 僅(jin) 局限於(yu) 材料的激光輻射區,而後通過熱傳(chuan) 導,熱量由高溫區傳(chuan) 向低溫區。
金屬對激光的吸收,主要與(yu) 激光波長、材料的性質、溫度、表麵狀況以及激光功率密度等因素有關(guan) 。一般來說,金屬對激光的吸收率隨著溫度的上升而增大,隨電阻率的增大而增大。
焊接領域目前主要采用兩(liang) 種激光器:YAG固體(ti) 激光器(含Nd3+的Yttri-um-Aluminium-Garnet,簡稱YAG)和二氧化碳氣體(ti) 激光器。
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