激光焊接的工作原理主要基于激光束的高能量密度和聚焦性,通过加热和熔化材料来实现连接。具体来说,激光焊接的过程可以分为以下几个阶段:
激光束的产生和聚焦:
激光焊接机中的激光器产生高能量密度的激光束,并通过光学系统将激光束聚焦在焊接区域,形成高能量密度的光斑。
材料加热和熔化:
激光束照射到金属材料表面,使材料表面温度迅速升高并熔化。根据激光功率密度的不同,焊接过程可以分为热传导型焊接和激光深熔焊接两种模式。
热传导型焊接:当激光功率密度较低(小于10^4~10^5 W/cm²)时,激光能量通过热传导方式加热材料内部,形成特定的熔池。
激光深熔焊接:当激光功率密度较高(大于10^5~10^7 W/cm²)时,金属表面受热形成深熔焊,即通过“小孔”结构使材料熔化并形成深宽比较大的焊缝。
熔池形成和凝固:
在激光束的持续照射下,熔融池中的材料逐渐凝固,形成牢固的焊缝。
控制和自动化:
激光焊接机配备有控制系统,可以精确控制激光束的功率、速度、光斑大小等参数,以保证焊接质量。此外,控制系统还可以实现自动化焊接,提高生产效率和焊接精度。
激光焊接的优势包括高精度、高效率、非接触式焊接和适应性强等。它适用于各种材料的焊接,特别是对于微型零件和难以到达的部位,具有显著的优势。