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離焦量對(duì)焊接質(zhì)量的影響: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過高,容易蒸發(fā)成孔。離開激光焦點(diǎn)的各平面上,功率密度分布相對(duì)均勻。離焦方式有兩種:正離焦與負(fù)離焦。焦平面位于工件上方為正離焦,反之為負(fù)離焦。按幾何光學(xué)理論,當(dāng)正負(fù)離焦平面與焊接平面距離相等時(shí),所對(duì)應(yīng)平面上功率密度近似相同,但實(shí)際上所獲得的熔池形狀不同。負(fù)離焦時(shí),可獲得更大的熔深,這與熔池的形成過程有關(guān)。實(shí)驗(yàn)表明,激光加熱50~200us材料開始熔化,形成液相金屬并出現(xiàn)部分汽化,形成高壓蒸汽,并以極高的速度噴射,發(fā)出耀眼的白光。與此同時(shí),高濃度汽體使液相金屬運(yùn)動(dòng)至熔池邊緣,在熔池中心形成凹陷。當(dāng)負(fù)離焦時(shí),材料內(nèi)部功率密度比表面還高,易形成更強(qiáng)的熔化、汽化,使光能向材料更深處傳遞。等離子弧焊:與弧類似,但其焊炬會(huì)產(chǎn)生壓縮電弧,以提高弧溫和能量密度,它比弧焊速度快、熔深大,但遜于激光焊。所以在實(shí)際應(yīng)用中,當(dāng)要求熔深較大時(shí),采用負(fù)離焦;焊接薄材料時(shí),宜用正離焦。
電子束焊:它靠一束加速高能密度電子流撞擊工件,在工件表面很小密積內(nèi)產(chǎn)生巨大的熱,形成'小孔'效應(yīng),從而實(shí)施深熔焊接。電子束焊的主要缺點(diǎn)是需要高真空環(huán)境以防止電子散射,設(shè)備復(fù)雜,焊件尺寸和形狀受到真空室的限制,對(duì)焊件裝配質(zhì)量要求嚴(yán)格,非真空電子束焊也可實(shí)施,但由于電子散射而聚焦不好影響效果。電子束焊還有磁偏移和X射線問題,由于電子帶電,會(huì)受磁場(chǎng)偏轉(zhuǎn)影響,故要求電子束焊工件焊前去磁處理。X射線在高壓下特別強(qiáng),需對(duì)操作人員實(shí)施保護(hù)。激光焊則不需 真空室和對(duì)工件焊前進(jìn)行去磁處理,它可在大氣中進(jìn)行,也沒有防X射線問題,所以可在生產(chǎn)線內(nèi)聯(lián)機(jī)操作,也可焊接磁性材料。現(xiàn)如今制造業(yè)面臨加工難題依舊是材料浪費(fèi)和成本增加,再加上市場(chǎng)對(duì)產(chǎn)品美觀性要求,其復(fù)雜性程度也在提高。
隨著工業(yè)激光產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展,市場(chǎng)對(duì)激光加工技術(shù)的要求越來越高,激光技術(shù)已從單一應(yīng)用逐漸轉(zhuǎn)向多元化應(yīng)用,激光加工方面不再是單一的切割或者焊接,市場(chǎng)對(duì)激光加工要求切割和焊接一體化的需求也越來越多,激光切割和激光焊接的切焊一體化激光加工設(shè)備應(yīng)運(yùn)而生。優(yōu)點(diǎn)(1)可將入熱量降到的需要量,熱影響區(qū)金相變化范圍小,且因熱傳導(dǎo)所導(dǎo)致的變形亦;(2)32mm板厚單道焊接的焊接工藝參數(shù)業(yè)經(jīng)檢定合格,可降低厚板焊接所需的時(shí)間甚至可省掉填料金屬的使用;(3)不需使用電極,沒有電極污染或受損的顧慮。且因不屬于接觸式焊接制程,機(jī)具的耗損及變形皆可降至;為了消除或減少激光焊接的缺陷,更好地應(yīng)用這一的焊接方法,提出了一些用其它熱源與激光進(jìn)行復(fù)合焊接的工藝,主要有激光與電弧、激光與等離子弧、激光與感應(yīng)熱源復(fù)合焊接、雙激光束焊接以及多光束激光焊接等。(4)激光束易于聚焦、對(duì)準(zhǔn)及受光學(xué)儀器所導(dǎo)引,可放置在離工件適當(dāng)之距離,且可在工件周圍的機(jī)具或障礙間再導(dǎo)引,其他焊接法則因受到上述的空間限制而無法發(fā)揮;