激光焊接的激光器分類:
用于焊接的主要有兩種激光,即CO2激光和Nd:YAG激光。CO2激光和Nd:YAG激光都是肉眼不可見紅外光。Nd:YAG激光產生的光束主要是近紅外光,它的反射率為20%~30%。只要使用標準的光鏡就能使近紅外波段的光束聚焦為直徑0.25 mm。CO2激光的光束為遠紅外光,波長為10.6Lm,大部分金屬對這種光的反射率達到80%~90%,需要特別的光鏡把光束聚焦成直徑為0.75-0.1mm。Nd:YAG激光功率一般能達到4000~6000W左右,現在最大功率已達到10000W。而CO2 激光功率卻能輕易達到20000W甚至更大。
大功率的CO2激光通過小孔效應來解決高反射率的問題,當光斑照射的材料表面熔化時形成小孔,這個充滿蒸氣的小孔猶如一個黑體,幾乎全部吸收入射光線的能量,孔腔內平衡溫度達25000e左右,在幾微秒的時間內,反射率迅速下降。CO2激光器的發展重點雖然仍集中于設備的開發研制,但已不在于提高最大的輸出功率,而在于如何提高光束質量及其聚焦性能。
用于激發高功率Nd:YAG晶體的二極管激光組合的應用是一項重要的發展課題,必將大大提高激光束的質量,并形成更加有效的激光加工。采用直接二極管陣列激發輸出波長在近紅外區域的激光,其平均功率已達1 kW,光電轉換效率接近50%。二極管還具有更長的使用壽命(10000h),有利于降低激光設備的維護成本。二極管泵浦固體激光設(DPSSL)的開發。
激光焊接的焊接特性:
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。