激光焊接系統(tǒng)由激光器、傳輸光纖、準(zhǔn)直聚焦頭或振鏡等組成。光纖發(fā)出的光是發(fā)散的，需要準(zhǔn)直透鏡將激光轉(zhuǎn)換成平行光，再通過(guò)聚焦透鏡轉(zhuǎn)換成聚焦?fàn)顟B(tài)(放大鏡效應(yīng))。在激光工藝調(diào)試過(guò)程中，關(guān)鍵參數(shù)有：功率、速度、離焦量、保護(hù)氣體等。
一般來(lái)說(shuō)，在確定一個(gè)工件選擇什么參數(shù)之前，首先要確定加工速度，這個(gè)需要和客戶溝通。這要看客戶的需求，比如生產(chǎn)有節(jié)拍要求和產(chǎn)量要求，我們可以回去大概需要多少速度，然后在這個(gè)基礎(chǔ)上做工藝調(diào)試。
激光焊接機(jī)主要參數(shù)有哪些?
一般來(lái)說(shuō)，激光焊接的工藝參數(shù)包括功率密度、激光脈沖波形、激光脈沖寬度、離焦量、焊接速度和保護(hù)氣體等。圖1顯示了激光焊接的主要工藝參數(shù)。
1.功率密度：功率密度是激光加工中最關(guān)鍵的參數(shù)之一。在較高的功率密度下，表層可以被加熱到微秒時(shí)間范圍內(nèi)的沸點(diǎn)，導(dǎo)致大量汽化。因此，高功率密度非常有利于打孔、切割、雕刻等材料去除加工。對(duì)于低功率密度，表面層溫度達(dá)到沸點(diǎn)需要幾毫秒。表層汽化前，底層達(dá)到熔點(diǎn)，容易形成良好的熔焊。
2.激光脈沖的波形：當(dāng)高強(qiáng)度激光束照射到材料表面時(shí)，60 ~ 98%的激光能量會(huì)在金屬表面反射和損耗，特別是金、銀、銅、鋁、鈦等反射強(qiáng)、傳熱快的材料。在激光脈沖信號(hào)的過(guò)程中，金屬的反射率隨時(shí)間而變化。當(dāng)材料表面溫度上升到熔點(diǎn)時(shí)，反射率會(huì)迅速下降，當(dāng)表面處于熔融狀態(tài)時(shí)，反射率會(huì)穩(wěn)定在某個(gè)值。
3.激光脈沖寬度：脈寬是脈沖激光焊接的一個(gè)重要參數(shù)。根據(jù)脈寬穿透深度和熱影響區(qū)的劃分，脈寬越長(zhǎng)，熱影響區(qū)越大，穿透深度隨脈寬的1/2次冪增加，但脈沖寬度的增加會(huì)降低峰值功率。因此，增大脈沖寬度一般用于熱傳導(dǎo)焊接，形成的焊縫寬而淺，特別適用于薄板和厚板的搭接焊。但是，較低的峰值功率會(huì)導(dǎo)致多余的熱輸入，每種材料都有一個(gè)最佳的脈沖寬度，可以最大限度地穿透[2]。
4.離焦量：激光焊接通常需要一定的離焦量，因?yàn)榧す饨裹c(diǎn)處光斑中心的功率密度太高，容易蒸發(fā)成孔洞。功率密度分布在遠(yuǎn)離激光焦點(diǎn)的每個(gè)平面上相對(duì)均勻。有兩種散焦模式：正離散焦和負(fù)散焦。工件上方的焦平面為正離焦點(diǎn)，否則為負(fù)散焦。根據(jù)幾何光學(xué)理論，當(dāng)正負(fù)離焦平面與焊接平面的距離相等時(shí)，對(duì)應(yīng)平面上的功率密度大致相同，但實(shí)際上熔池形狀存在一定差異。當(dāng)負(fù)散焦發(fā)生時(shí)，可以獲得較大的熔深，這與熔池的形成過(guò)程有關(guān)。
5.焊接速度：焊接速度對(duì)熔深影響很大。提高速度會(huì)使熔深變淺，但過(guò)低的速度會(huì)導(dǎo)致材料過(guò)度熔化和工件的焊接熔深。因此，對(duì)于一定激光功率、一定厚度的特定材料，存在一個(gè)合適的焊接速度范圍，在相應(yīng)的速度值下可以獲得最大熔深。
6.保護(hù)氣體：保護(hù)氣體有很多種。為了控制成本，工業(yè)裝配線通常使用氮?dú)狻?shí)驗(yàn)室氬氣和氦氣等惰性氣體。一般這兩種都是特殊場(chǎng)合常用的。因?yàn)榧す夂附舆^(guò)程是高溫下劇烈反應(yīng)的過(guò)程，金屬熔化蒸發(fā)，金屬在高溫下極其活躍。一旦遇到氧氣，就會(huì)產(chǎn)生劇烈反應(yīng)，表現(xiàn)為大量飛濺和焊縫表面粗糙。因此，保護(hù)氣體在小范圍內(nèi)(接近m
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