高功率CO2激光深穿透焊接過程中,在熔池上方產(chǎn)生等離子體,等離子體通過逆韌致輻射吸收、散射和折射等大大衰減人射激光束的能量,即對激光起到屏蔽作用,從而降低了激光深穿透焊接的焊接深度,嚴(yán)重時還會造成不能形成深穿透焊接。因此為了保證獲得激光深穿透焊接質(zhì)量,必須對等離子體進(jìn)行控制和抑制。
在激光深穿透焊接過程中產(chǎn)生的等離子體具有時間效應(yīng)和濃度效應(yīng),因而在抑制方法上也是針對等離子體濃度和時間兩方面采取措施。在等離子體濃度方面消除或抑制等離子體,目前大多采用輔助吹氣方法。
一、輔助吹氣方法在激光深穿透焊接中, 輔助吹氣是目前抑制等離子體最有效而實(shí)用的方法。輔助吹氣又分為同軸吹氣和側(cè)吹氣兩種方法。
同軸吹氣除可保護(hù)透鏡、保護(hù)焊縫外,其另一個重要作用是抑制焊接熔池上方的等離子體。通過吹氣提高電子、離子和中性原子之間的碰撞來增加復(fù)合速率,降低電子密度,從而達(dá)到降低等離子體濃度的目的。
目前比較實(shí)用且有效的吹氣方法是側(cè)吹輔助氣體,使焊接熔池小孔中等離子體壓縮并被吹除。
在輔助吹氣方法中,等離子體抑制效果與輔助氣體種類、吹氣壓力、氣流量和吹氣方向等有關(guān)。深圳激光焊接機(jī)輔助氣體有哪些
二、LSSW方法實(shí)踐證明,采用輔助吹氣只能有效地抑制粉紅色的等離子體,而不能完全抑制天藍(lán)色的等離子體。為了克服上述不足,日本學(xué)者阿拉塔(Y. Arata)發(fā)明了一種新的焊接方法, 稱為LSSW法。該方法使激光束振蕩,以便能跟蹤樣品的移動,激光束能相對樣品靜止一段時間, 恰似一個脈沖激 光給樣品打孔,然后緊接著很快地返回到原來的起始位置。焊接分別為連續(xù)、脈沖和LSSW三種方式焊接的小孔形狀,其中脈沖焊接的脈寬與LSSW方式焊接的脈寬相同。可以看出脈沖焊接形成的孔比連續(xù)焊接的深,而ISSW方式焊接形成的孔最深,而且最穩(wěn)定,其孔的形狀正好是前面兩種方法的綜合,上部是碗形 (像連續(xù)焊形成),下部是楔形(像脈沖焊形成)。LSSW 方式的機(jī)理如下:①當(dāng)激光束處于原始位置時,由于此時只有少量等離子體,故很易在樣品上打孔;②當(dāng)激光束以個與工作臺相同的速度逆向移動時,光束相對樣品是靜止的,故很快熔化孔的前壁;③隨著光束在樣品上打孔,等離子體相繼產(chǎn)生,并不斷地增加;④在大量產(chǎn)生等離子體之前,激光束在樣品上已打了很深的孔;⑤為了避免產(chǎn)生大量等離子體,緊接著激光束相對它的原始位置很快地向后移動,于是激光束又在樣品上重新打孔。
除此之外,阿拉塔等人在1984年還研究了真空激光焊接,并研究了不同氣壓下激光焊接中的等離子體情況。。在激光焊接速度和激光功率相同的情況下,焊接穿透深度隨氣壓的降低而增加,到真空時,可獲得最大熔深,但在真空激光焊接中需要真空系統(tǒng),工藝復(fù)雜,不一定值得推廣。