焊接头机器人的激光焊接原理

2019-04-22 09:34:22 金晓



焊接头机器人的激光焊接是一种利用能量(可见光或紫外线)作为热源来熔化和连接工件的焊接方法。实现激光能量不仅是因为激光头本身具有极高的能量,而且因为激光头能量高度聚焦到一点,增加了它的能量密度。


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在激光焊接头焊接期间,激光头激光照射并与待焊接材料的表面反应。部分激光被反射,部分激光被吸收并进入材料内部。对于不透明材料,透射光被吸收,金属的线性吸收系数为107-108 / m。对于金属,激光被金属表面吸收并转换成厚度为0.01~0.1m的热能,使金属表面的温度升高,然后转移到金属内部。


光子轰击金属表面形成蒸汽,蒸发的金属可以防止残余能量被金属反射。如果待焊接的金属具有良好的导热性,则将获得更大的穿透性。激光头激光在材料表面上的反射,透射和吸收基本上是光波电磁场与材料相互作用的结果。当激光头激光进入材料时,材料中的带电粒子根据光波电矢量的步长振动,使光子的辐射能成为电子的动能。在物质吸收激光之后,它首先产生一些粒子的过剩能量,例如自由电子的动能,束缚电子的激发能量或过量的声子。这些原始激发能量通过某一过程转换成热能。


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除了像其他光源一样是电磁波之外,激光头还具有其他光源不具有的特性,例如高方向性,高亮度(光子强度),高单色性和高相干性。在激光焊接头焊接期间,从材料吸收的光能到热能的转换在非常短的时间内(约10秒)完成。在此期间,热能被限制在材料的激光辐射区域,然后热量通过热传导从高温区域传递到低温区域。


激光头激光的金属吸收主要与激光波长,材料特性,温度,表面状态和激光头功率密度有关。一般而言,金属对激光头的吸收率随温度和电阻率



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