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6、聚焦性好,易于實現(xiàn)多工位裝置的自動化。
四、激光深熔焊:
1、冶金過程及工藝理論。 激光深熔焊冶金物理過程與電子束焊極為相似,即能量轉(zhuǎn)換機制是通過“小孔”結(jié)構(gòu)來完成的。在足夠高的功率密度光束照射下,材料產(chǎn)生蒸發(fā)形成小孔。這個充滿蒸汽的小孔猶如一個黑體,幾乎全部吸收入射光線的能量,孔腔內(nèi)平衡溫度達25000度左右。熱量從這個高溫孔腔外壁傳遞出來,使包圍著這個孔腔的金屬熔化。小孔內(nèi)充滿在光束照射下壁體材料連續(xù)蒸發(fā)產(chǎn)生的高溫蒸汽,小孔四壁包圍著熔融金屬,液態(tài)金屬四周即圍著固體材料??妆谕庖后w流動和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著動態(tài)平衡。光束不斷進入小孔,小孔外材料在連續(xù)流動,隨著光束移動,小孔始終處于流動的穩(wěn)定態(tài)。就是說,小孔和圍著孔壁的熔融金屬隨著前導光束前進速度向前移動,熔融金屬填充著小孔移開后留下的空隙并隨之冷凝,焊縫于是形成。
2、影響因素。 對激光深熔焊產(chǎn)生影響的因素包括:激光功率,激光束直徑,材料吸收率,焊接速度,保護氣體,透鏡焦長,焦點位置,激光束位置,焊接起始和終止點的激光功率漸升、漸降控制。
3、激光深熔焊的特征:
特征:(1)高的深寬比。因為熔融金屬圍著圓柱形高溫蒸汽腔體形成并延伸向工件,焊縫就變得深而窄。(2)最小熱輸入。因為源腔溫度很高,熔化過程發(fā)生得極快,輸入工件熱量極低,熱變形和熱影響區(qū)很小。(3)高致密性。因為充滿高溫蒸汽的小孔有利于熔接熔池攪拌和氣體逸出,導致生成無氣孔熔透焊接。焊后高的冷卻速度又易使焊縫組織微細化。(4)強固焊縫。(5)精確控制。(6)非接觸,大氣焊接過程。
4、激光深熔焊的優(yōu)點:(1)由于聚焦激光束比常規(guī)方法具有高得多的功率密度,導致焊接速度快,熱影響區(qū)和變形都較小,還可以焊接鈦、石英等難焊材料。(2)因為光束容易傳輸和控制,又不需要經(jīng)常更換焊炬、噴嘴,顯著減少停機輔助時間,所以有荷系數(shù)和生產(chǎn)效率都高。(3)由于純化作用和高的冷卻速度,焊縫強,綜合性能高。(4)由于平衡熱輸入低,加工精度高,可減少再加工費用。另外,激光焊接的動轉(zhuǎn)費用也比較低,可以降低生產(chǎn)成本。(5)容易實現(xiàn)自動化,對光束強度與精細定位能進行有效的控制。
5、激光深熔焊設(shè)備:激光深熔焊通常選用連續(xù)波CO2激光器,這類激光器能維持足夠高的輸出功率,產(chǎn)生“小孔”效應(yīng),熔透整個工件截面,形成強韌的焊接接頭。 就激光器本身而言,它只是一個能產(chǎn)生可作為熱源、方向性好的平行光束的裝置。如果把它導向和有效處理后射向工件,其輸入功率就具有強的相容性,使之能更好的適應(yīng)自動化過程。 為了有效實施焊接,激光器和其他一些必要的光學、機械以及控制部件一起共同組成一個大的焊接系統(tǒng)。這個系統(tǒng)包括激光器、光束傳輸組件、工件的裝卸和移動裝置,還有控制裝置。這個系統(tǒng)可以是僅由操作者簡單地手工搬運和固定工件,也可以是包括工件能自動的裝、卸、固定、焊接、檢驗。這個系統(tǒng)的設(shè)計和實施的總要求是可獲得滿意的焊接質(zhì)量和高的生產(chǎn)效率。
五、鋼鐵材料的激光焊接:
1、碳鋼及普通合金鋼的激光焊接。 總的說,碳鋼激光焊接效果良好,其焊接質(zhì)量取決于雜質(zhì)含量。就象其它焊接工藝一樣,硫和磷是產(chǎn)生焊接裂紋的敏感因素。 為了獲得滿意的焊接質(zhì)量,碳含量超過0.25%時需要預熱。當不同含碳量的鋼相互焊接時,焊炬可稍偏向低碳材料一邊,以確保接頭質(zhì)量。 低碳沸騰鋼由于硫、磷的含量高,并不適合激光焊接。低碳鎮(zhèn)靜鋼由于低的雜質(zhì)含量,焊接效果就很好。 中、高碳鋼和普通合金鋼都可以進行良好的激光焊接,但需要預熱和焊后處理,以消除應(yīng)力,避免裂紋形成。
2、不銹鋼的激光焊接。 一般的情況下,不銹鋼激光焊接比常規(guī)焊接更易于獲得優(yōu)質(zhì)接頭。由于高的焊接速度熱影響區(qū)很小,敏化不成為重要問題。與碳鋼相比,不銹鋼低的熱導系數(shù)更易于獲得深熔窄焊縫。
3、不同金屬之間的激光焊接。 激光焊接極高的冷卻速度和很小的熱影響區(qū),為許多不同金屬焊接融化后有不同結(jié)構(gòu)的材料相容創(chuàng)造了有利條件。現(xiàn)已證明以下金屬可以順利進行激光深熔焊接:不銹鋼~低碳鋼,416不銹鋼~310不銹鋼,347不銹鋼~HASTALLY鎳合金,鎳電極~冷鍛鋼,不同鎳含量的雙金屬帶。