激光焊接機(jī)的脈沖形狀和功率密度
發(fā)布時(shí)間:2015-10-31 1、脈沖形狀
激光焊接機(jī)焊接過程中,由于材料的反射率隨工件表面溫度的變化而變化,所以,脈沖形狀對(duì)材料的反射率有間接影響。激光開始作用時(shí), 由于材料表面為室溫,反射宰很高:隨著溫度的升高,反射宰迅速下降;當(dāng)材料處于熔化狀態(tài)時(shí),反射率基本穩(wěn)定在某一值;當(dāng)溫度達(dá)到沸點(diǎn)時(shí),反射率又一次急劇下降。
對(duì)大多數(shù)金屬來講,在激光脈沖作用的開始時(shí)刻,反射率都較高,因而可采用帶前置尖蜂的光脈沖。前置尖峰有利于對(duì)工件的迅速加熱,可改善材料的吸收性能,提高能量的利用享,尖峰過后平緩的主脈沖可避免材料的強(qiáng)烈蒸發(fā),這種形式的脈沖主要適用于低重復(fù)頻率焊接。而對(duì)高重復(fù)頻率的焊縫采講, 由于焊縫是由重疊的焊點(diǎn)組成,光脈沖照射處的溫度高, 因而,宜采用光強(qiáng)基本不變的平頂波。而對(duì)于某些易產(chǎn)生熱裂紋和冷裂紋的材料,則可采用三階段激光脈沖,從而使工件經(jīng)歷預(yù)熱一熔化一保溫的變化過程,最終可得到滿意的激光焊接機(jī)焊接接頭。
2、功率密度
在脈沖激光焊接機(jī)焊接中,要盡量避免焊點(diǎn)金屬的過量蒸發(fā)與燒穿,的功率密度是十分重要的。
功率密度 (power density)
PD=4E/πd2tp
式中 E-激光能量;
d-光斑直徑;
tp-脈沖密度。
激光焊接機(jī)焊接過程金屬的蒸發(fā)還與材料的性質(zhì)有關(guān), 即與材料的蒸氣壓有關(guān),蒸氣壓高的金屬易蒸發(fā)。熔點(diǎn)與沸點(diǎn)相差大的金屬,焊接過程易控制。大多數(shù)金屬達(dá)到沸點(diǎn)的功率密度范圍約
在105~106W/cm2以上。對(duì)功率密度的調(diào)節(jié)可通過改變脈沖能量、光斑直徑、脈沖寬度以及激光模式等實(shí)現(xiàn)。