激光切割加工焊接
(1)铝合金的激光焊接;(2)镁;(3)铜;(4)钢;(5)高温合金;(6)非金属材料;激光不仅可以焊接金属,还可以用于焊接陶瓷、玻璃、复合树料及金属基复合材料等非金属.硅酸盐及氧化物对CO2激光和YAG激光的吸收率很高,不需要很高的功率就能够熔化A12O3、Y2O3和ZrO2等.但在焊接陶瓷等非金属材料时,要注意的是:焊缝及热影响区可能会产生裂纹和气孔;熔化区和热影响区有晶粒长大的倾向;要将结晶控制为所希望的晶粒.焊前预热能防止出现上面所说的缺陷,使用电炉预热到1500℃,然后在空气中在千瓦级激光束照射下进行焊接,通常采用长焦距的聚焦透镜.为了提高接头强度,焊接时也可以增加填充焊丝,并在室温至700℃工况下性能不会变坏,其接头抗热冲击性与基材一样高.(7)金属基复合材料;金属基复合材料(MMCs)广泛应用于航空航天和汽车工业领域.焊接MMCs的难点是脆性相的产生,以及这些脆性相导致的裂纹和接头强度低.虽然在条件下可以获得满意的接头,但目前仍处于研究阶段.
激光具有的宝贵特性决定了激光在加工领域存在的优势:
1、由于这是无接触加工,并且高能量激光束的能量及其移动速度均可调,因此可实现多种加工的目的。
2、它可以对多种金属、非金属加工,特别是可以加工高硬度、高脆性及高熔点的材料。
3、激光加工过程中无“刀具”磨损,无“切削刀”作用于工件。
4、激光加工过程中,激光束能量密度高,加工速度快,并且是局部加工,对非激光照射部位没有影响或影响小。因此,其热影响区小,工件热变形小,后续加工量小。
5、它可以通过透明介质对密闭容器内的工件进行各种加工。
6、由于激光束易于导向、聚集实现作各方向变换,极易与数控系统配合,对复杂工件进行加工,因此是一种极为灵活的加工方法。
7、使用激光加工,生产,质量可靠,经济效益好。
激光切割加工时激光束的工作原理是:
加工过程中,材料经连续激光的照射后在中心形成一个凹坑,然后由与激光束同轴的工作气流很快将熔融材料去除形成一个孔。此孔类似于线切割的穿线孔,激光束以此孔为加工启始点进行轮廓切割,通常情况下飞行光路激光束的走线方向和被加工零件切割轮廓的切线方向垂直。
因此,激光束在开始穿透钢板时到进入零件轮廓切割的这一段时间,其切割速度在矢量方向上将有一个很大的改变,即矢量方向的90°旋转,由垂直于切割轮廓的切线方向转为与切割轮廓的切线重合,即与轮廓切线的夹角为0°。这样就会在被加工材料的切割断面上的流下比较粗糙的切割面,这主要是在短时间内,激光束在移动中的矢量方向变化很快所至。因此在采用激光切割加工零件时就要注意这方面的情况。