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激光焊接的激光器分類:
用于焊接的主要有兩種激光,即CO2激光和Nd:YAG激光。CO2激光和Nd:YAG激光都是肉眼不可見紅外光。Nd:YAG激光產(chǎn)生的光束主要是近紅外光,它的反射率為20%~30%。只要使用標(biāo)準(zhǔn)的光鏡就能使近紅外波段的光束聚焦為直徑0.25 mm。CO2激光的光束為遠(yuǎn)紅外光,波長(zhǎng)為10.6Lm,大部分金屬對(duì)這種光的反射率達(dá)到80%~90%,需要特別的光鏡把光束聚焦成直徑為0.75-0.1mm。Nd:YAG激光功率一般能達(dá)到4000~6000W左右,現(xiàn)在最大功率已達(dá)到10000W。而CO2 激光功率卻能輕易達(dá)到20000W甚至更大。
大功率的CO2激光通過小孔效應(yīng)來解決高反射率的問題,當(dāng)光斑照射的材料表面熔化時(shí)形成小孔,這個(gè)充滿蒸氣的小孔猶如一個(gè)黑體,幾乎全部吸收入射光線的能量,孔腔內(nèi)平衡溫度達(dá)25000e左右,在幾微秒的時(shí)間內(nèi),反射率迅速下降。CO2激光器的發(fā)展重點(diǎn)雖然仍集中于設(shè)備的開發(fā)研制,但已不在于提高最大的輸出功率,而在于如何提高光束質(zhì)量及其聚焦性能。
用于激發(fā)高功率Nd:YAG晶體的二極管激光組合的應(yīng)用是一項(xiàng)重要的發(fā)展課題,必將大大提高激光束的質(zhì)量,并形成更加有效的激光加工。采用直接二極管陣列激發(fā)輸出波長(zhǎng)在近紅外區(qū)域的激光,其平均功率已達(dá)1 kW,光電轉(zhuǎn)換效率接近50%。二極管還具有更長(zhǎng)的使用壽命(10000h),有利于降低激光設(shè)備的維護(hù)成本。二極管泵浦固體激光設(shè)(DPSSL)的開發(fā)。
激光焊接的焊接特性:
屬于熔融焊接,以激光束為能源,沖擊在焊件接頭上。
激光束可由平面光學(xué)元件(如鏡子)導(dǎo)引,隨后再以反射聚焦元件或鏡片將光束投射在焊縫上。
激光焊接屬非接觸式焊接,作業(yè)過程不需加壓,但需使用惰性氣體以防熔池氧化,填料金屬偶有使用。
激光焊可以與MIG焊組成激光MIG復(fù)合焊,實(shí)現(xiàn)大熔深焊接,同時(shí)熱輸入量比MIG焊大為減小。