【廣告】
激光焊接可以采用連續(xù)或脈沖激光束加以實(shí)現(xiàn),激光焊接的原理可分為熱傳導(dǎo)型焊接和激光深熔焊接。功率密度小于104~105 W/cm2為熱傳導(dǎo)焊,此時(shí)熔深淺、焊接速度慢;激光深熔焊接一般采用連續(xù)激光光束完成材料的連接,其冶金物理過(guò)程與電子束焊接極為相似,即能量轉(zhuǎn)換機(jī)制是通過(guò)“小孔”(Key-hole)結(jié)構(gòu)來(lái)完成的。功率密度大于105~107 W/cm2時(shí),金屬表面受熱作用下凹成“孔穴”,形成深熔焊,具有焊接速度快、深寬比大的特點(diǎn)。
其中熱傳導(dǎo)型激光焊接原理為:激光輻射加熱待加工表面,表面熱量通過(guò)熱傳導(dǎo)向內(nèi)部擴(kuò)散,通過(guò)控制激光脈沖的寬度、能量、峰功率和重復(fù)頻率等激光參數(shù),使工件熔化,形成特定的熔池。
用于齒輪焊接和冶金薄板焊接用的激光焊接機(jī)主要涉及激光深熔焊接。
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(guò)高,容易蒸發(fā)成孔。離開(kāi)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(guò)程有關(guān)。實(shí)驗(yàn)表明,激光加熱50~200us材料開(kāi)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。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;光束不斷進(jìn)入小孔,小孔外的材料在連續(xù)流動(dòng),隨著光束移動(dòng),小孔始終處于流動(dòng)的穩(wěn)定狀態(tài)。焊接薄材料時(shí),宜用正離焦。
生物醫(yī)學(xué)生物組織的激光焊接起源于二十世紀(jì)七十年代,Klink等及jain[13]用激光焊接和的取得成功焊接及顯示信息出去的優(yōu)勢(shì),使大量研究者試著焊接各種各樣生物組織,并營(yíng)銷(xiāo)推廣到別的組織的焊接。相關(guān)激光焊接神經(jīng)系統(tǒng)層面世界各國(guó)的研究關(guān)鍵集中化在光的波長(zhǎng)、使用量以及對(duì)作用修復(fù)及其激光器焊接材料的挑選等層面的研究,劉銅軍開(kāi)展了激光焊接小及肌膚等基本研究的基本上又對(duì)大白鼠膽囊開(kāi)展了焊接研究。激光焊接方式與傳統(tǒng)式的縫合方法較為,激光焊接具備符合速度更快,痊愈全過(guò)程中沒(méi)有臟東西反映,維持焊接位置的機(jī)械設(shè)備特性,被修補(bǔ)組織按其原生物結(jié)構(gòu)力學(xué)特性生長(zhǎng)發(fā)育等優(yōu)勢(shì)將在之后的生物醫(yī)學(xué)中獲得更普遍的運(yùn)用。由于激光焊接熱影響區(qū)小、加熱集中迅速、熱應(yīng)力低,因而正在集成電路和半導(dǎo)體器件殼體的封裝中,顯示出獨(dú)特的優(yōu)越性,在真空器件研制中,激光焊接也得到了應(yīng)用,如鉬聚焦極與不銹鋼支持環(huán)、快熱陰極燈絲組件等。