激光焊接设备的工作原理
1.激光源激光焊接设备的核心是激光源,常见的激光源包括二氧化碳激光器、光纤激光器、YAG激光器等。激光源通过电能或其他形式的能量激发介质(如固态介质、气体介质等),激发出具有特定波长的激光光束。
2.光束传输系统
激光光束由光纤或镜头系统传输到焊接头。光纤激光器由于光束容易传输、效率高,成为当前激光焊接中最常见的选择。通过精密的光学镜头或反射镜,光束被传输至焊接区域。
3.聚焦与能量集中
激光光束通过聚焦系统(一般为透镜)将光束集中到焊接区域。通过对激光光束的精确控制,能够将激光的能量聚焦在极小的区域,形成强大的热量,从而实现局部材料的加热与熔化。
4.焊接过程
激光束照射到待焊材料的表面时,材料表面会吸收激光能量,并迅速升温至熔点,形成一个小而深的熔池。随着激光的持续照射,熔池不断扩展,直至焊缝的形状形成。光束可以沿着预定路径扫描,实现连续焊接。焊接过程中,激光能量的精确控制确保焊接深度、宽度和质量的一致性。
5.冷却与固化
在激光焊接过程中,由于焊接区域温度迅速升高,因此需要通过冷却系统来快速降低材料温度,防止热变形和残余应力的产生。冷却系统通常由水冷或风冷等方式构成。随着温度的下降,熔池内的液态金属逐渐固化,形成牢固的焊缝。
6.焊接头的运动
焊接头的精确运动是激光焊接成功的关键。焊接头根据预设程序沿着焊接路径进行移动,激光光束始终保持在正确的位置,保证焊接质量。常见的焊接头控制方式包括机械式和激光扫描式,后者能够提高焊接精度与速度。
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