激光焊接不僅(jin) 需要強大的激光功率,而且還需要高質量的激光束,這樣才能獲得理想的“深焊縫效應”。例如大眾(zhong) 汽車公司目前正在進行的項目就使用燈泵浦固體(ti) 激光器,激光光束的功率為(wei) 4kW,激光通過水冷600mm玻璃纖維進行傳(chuan) 輸,激光束通過焦距為(wei) 200mm/220mm的調焦模塊投射到待焊工件上。
在早些時候,激光器是否適合工業(ye) 使用尚待證明,而今天,在許多生產(chan) 企業(ye) 裏,激光器幾乎已經成為(wei) 一種標準設備。將激光焊接工藝與(yu) 另外一種焊接工藝相結合,被稱為(wei) “激光混合焊接工藝”,即激光束和電弧同時在一個(ge) 焊接區域內(nei) 起作用,二者相互影響、相互支持。
激光電弧混合焊接工藝是將激光焊與(yu) 電弧焊這兩(liang) 種焊接工藝有機地結合起來,從(cong) 而獲得了優(you) 良的綜合性能,提高了效率/成本比。如1.5mm+2.0mm AlMgSi1接頭激光混合焊接的焊接速度可以達到8.1m/min,並且隻需使用4kW的固體(ti) 激光源。
當利用激光混合焊接工藝焊接金屬工件時,釹釔鋁石榴石激光束進行聚焦後獲得強度為(wei) 106W/mm2 的光束。當激光束打到材料表麵上時,照射點被加熱到汽化溫度,由於(yu) 汽化金屬逃逸,在焊縫金屬上形成汽化空腔,焊縫接頭突出的特點是極高的深寬比例,自由燃燒電弧的能量流動密度稍稍高於(yu) 104W/mm2。除了來自電弧的熱量以外,激光束將熱量傳(chuan) 輸給接頭頂部的焊縫金屬。與(yu) 順序配置兩(liang) 種不同的焊接工藝先後連續起作用不同,混合焊接工藝可以看成兩(liang) 種焊接工藝結合起來同時在同一工藝區域內(nei) 共同作用。根據所用的電弧或激光工藝種類以及工藝參數的不同,工藝之間相互影響的程度不同,產(chan) 生影響的方式也不同。
把激光和電弧相結合,與(yu) 將兩(liang) 種工藝單獨使用相比,焊縫穿透深度和焊接速度都有所增加。從(cong) 蒸汽空腔逃逸出來的金屬蒸汽與(yu) 電弧等離子作用,釹釔鋁石榴石激光輻射吸收進入工藝等離子中數量微乎其微。根據兩(liang) 種工藝的功率輸入比例,總體(ti) 工藝特性主要決(jue) 定於(yu) 激光或電弧。工件表麵溫度會(hui) 對激光輻射吸收產(chan) 生實質性影響。在激光工藝開始之前,必須克服初始反射,特別是鋁材表麵上的反射,采用特殊啟動程序啟動焊接,可以起到克服初始反射的作用。在達到汽化溫度之後,汽化空腔形成,這時幾乎所有輻射能都可以作用在工件上,這時所需的能量取決(jue) 於(yu) 與(yu) 溫度有關(guan) 的吸收情況和通過傳(chuan) 導到工件其餘(yu) 部分而損耗能量的多少。在混合焊接工藝中,汽化不僅(jin) 發生在工件表麵,而且還發生在焊絲(si) 上,因此可以獲得更多的金屬蒸汽,反過來又利於(yu) 激光輻射的輸入,防止工藝參數的下降。
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