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        什么是激光焊接技術? 2018-02-24
        摘要 :激發電子或分子使其在轉換成能量的過程中產生集中且相位相同的光束,Laser來自Light Amplification by Stimulated Emission Radiation的第一個字母所組成。

        激發電子或分子使其在轉換成能量的過程中產生集中且相位相同的光束,Laser來自Light Amplification by Stimulated Emission Radiation的第一個字母所組成。
        由光學震蕩器及放在震蕩器空穴兩端鏡間的介質所組成。介質受到激發至高能量狀態時,開始產生同相位光波且在兩端鏡間來回反射,形成光電的串結效應,將光波放大,并獲得足夠能量而開始發射出激光。  激光亦可解釋成將電能、化學能、熱能、光能或核能等原始能源轉換成某些特定光頻(紫外光、可見光或紅外光的電磁輻射束的一種設備。轉換形態在某些固態、液態或氣態介質中很容易進行。當這些介質以原子或分子形態被激發,便產生相位幾乎相同且近乎單一波長的光束-----激光。由于具同相位及單一波長,差異角均非常小,在被高度集中以提供焊接、切割及熱處理等功能前可傳送的距離相當長。
        世界上的第一個激光束于1960年利用閃光燈泡激發紅寶石晶粒 所產生,因受限于晶體的熱容量,只能產生很短暫的脈沖光束且頻率很低。雖然瞬間脈沖峰值能量可高達10^6瓦,但仍屬于低能量輸出。  使用釹(ND)為激發元素的釔鋁石榴石晶棒(Nd:YAG)可產生1---8KW的連續單一波長光束。YAG激光,波長為1.06uM,可以通過柔性光纖連接到激光加工頭,設備布局靈活,適用焊接厚度0.5-6mm。  使用CO2為激發物的CO2激光(波長10.6uM),輸出能量可達25KW,可做出2mm板厚單道全滲透焊接,工業界已廣泛用于金屬的加工上。
        早期的激光焊接研究實驗大多數是利用紅寶石脈沖激光器,當時雖然能夠獲得較高的脈沖能量,但是這些激光器的平均輸出功率相當低,這主要是由激光器很低的工作效率和發光物質的受激性所決定的。激光焊接主要使用CO2激光器和YAG激光器,YAG激光器由于具有較高的平均功率,在它出現之后就成為激光點焊和激光縫焊的優選設備。激光焊接與電子束焊接的顯著區別在于激光輻射不能產生穿孔焊接方式。而實際上,當激光脈沖能量密度達到10的6次方W/CM2時,就會在被焊接金屬材料焊接界面上形成焊孔,小孔的形成條件得到滿足,從而就可以利用激光束進行深熔焊接。
        在20世紀70年代以前,由于高功率連續波形激光器尚未開發出來,所以研究重點集中在脈沖激光焊接上。早期的激光焊接研究實驗大多數是利用紅寶石脈沖激光器。YAG激光器的焊接過程是通過焊點搭接而進行的,直到1KW以上的連續功率波形激光器誕生以后,具有真正意義的激光縫焊才得以實現。
        隨著千瓦級連續CO2激光器焊接試驗的成功,激光焊接技術在20世紀70年代初取得突破性進展。在大厚度不銹鋼試件上進行CO2激光焊接,形成了穿透熔深的焊縫,從而清楚的標明了小孔的形成,而且激光焊接產生的深熔焊縫與電子束焊接相似。這些利用CO2激光器進行金屬焊接的早期工作證明了高功率連續激光焊接的巨大潛能。在航空工業以及其他許多應用中,激光焊接能夠實現很多類型材料的連接,而且激光焊接通常具有許多其他熔焊工藝無法比擬的優越性,尤其是激光焊接能夠連接航空與汽車工業中比較難焊的薄板合金材料,如鋁合金等,并且構件的變形小,接頭質量高。激光加工另一項具有吸引力的應用方面是利用了激光能夠實現局部小范圍加熱特性,激光所具有的這種熱點使其非常適合于印刷電路板一類的電子器件的焊接,激光能在電子器件上非常小的區域內產生很高的平均溫度,而接頭以外的區域則基本不受影響。
        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元件(如鏡子)導引,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復合焊,實現大熔深焊接,同時熱輸入量比MIG焊大為減小。
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