激光與材料作用引起的物態(tài)變化:
金屬材料的激光加工主要是基于光熱效應(yīng)的熱加工,激光輻照材料表面時,在不同的功率密度下,材料表面區(qū)域?qū)l(fā)生各種不同的變化。這些變化包括表面溫度升高、熔化、汽化、形成匙孔以及產(chǎn)生光致等離子體等。而且,材料表面區(qū)域物理狀態(tài)的變化非常大的影響材料對激光的吸收。
激光功率密度較低、輻照時間較短時,金屬吸收的激光能量只能引起材料由表及里溫度升高,但維持固相不變。只要用于零件退火和相變硬化處理。
隨著激光功率的提高和輻照時間的加長,材料表層逐漸熔化,隨輸入能量增加,液-固相分界逐漸向材料深部移動。這種物理過程主要用于金屬的表面重熔、合金化、熔覆和熱導(dǎo)型焊接。
進(jìn)一步提高功率密度和加長作用時間,材料表面不僅熔化,而且汽化,汽化吳聚集在材料表面附件并微弱的電離形成等離子體,這種稀薄等離子體有助于材料對激光的吸收。在汽化膨脹壓力下,液態(tài)表面變形,形成凹坑。這一階段可以用于激光焊接。
再進(jìn)一步提高功率密度和加長輻照時間,材料表面強烈汽化,形成較高電離度的等離子體,這種致密的等離子體可逆著光束入射方向傳輸,對激光有屏蔽作用,大大降低激光入射到材料內(nèi)部的能量密度。在非常大的蒸氣反作用力下,熔化的金屬內(nèi)部形成小孔,通常稱之為匙孔,匙孔的存在有利于材料對激光吸收。這一階段可用于激光深熔焊接、切割和打孔、沖擊硬化等。
不同條件下,不同波長激光照射不同金屬材料,每一階段的功率密度的具體數(shù)值會存在一定的差異。
就材料對激光的吸收而言,材料的汽化是一個分界線。當(dāng)材料沒有發(fā)生汽化時,不論處于固相還是液相,其對激光的吸收僅隨表面溫度的升高而有較慢的變化;而一旦材料出現(xiàn)汽化并形成等離子體和匙孔,材料對激光的吸收則會突然發(fā)生變化。
激光加工的物理基礎(chǔ)是激光與物質(zhì)的相互作用,這是一個較為廣泛的概念,既包括復(fù)雜的圍觀量子過程,也包括激光作用與各種介質(zhì)材料所發(fā)生的宏觀現(xiàn)象,如激光的反射、吸收、折射、偏振、光電效應(yīng)、氣體擊穿等。
現(xiàn)在元器件不斷向小型化發(fā)展,要求焊點小、焊接強度高、對加工點周圍熱影響區(qū)小。傳統(tǒng)的焊接工藝難以滿足要求,激光焊接可以實現(xiàn)。激光焊接的主要特點:
1.激光焊接擅長對薄壁材料,準(zhǔn)確零件實現(xiàn)點焊、對接焊、疊焊、密封焊等。
2.焊點小,焊縫深寬比高,熱影響區(qū)域小,變形小,焊接速度快。
3.焊縫質(zhì)量高,平整美觀、無氣,焊后材料韌性至少相當(dāng)于母體材料。
4.氣密性高?蓪Ξ惙N、高溶點金屬進(jìn)行焊接
5.電流波形任意調(diào)整,可根據(jù)焊材的不同設(shè)置不同的波形,使焊接參數(shù)和焊接要求相匹配,以達(dá)到好的焊接效果。
我公司承接激光焊接加工:如,電子元器件殼體封裝焊接,連接器薄壁殼體的焊接,微型電機軸承和軸承套的焊接,還可焊接顯象管電子、繼電器、傳感器、光隔離器、光纖耦合器、FC/SC探測器、激光器、同軸器件、光接受模塊、光反射模塊、各種電池…所需焊接加工。
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