高亮度激光器在焊接工藝中的應用

來源:    關鍵詞:激光, 高亮度, 激光焊接,    發布時間:2019-12-27

設置字體:

相比光纖激光器,直接半導體激光器能量更均勻,光斑更接近平頂分布而不是光纖激光器的高斯分布(圖1)。在實際焊接應用中得到的效果比傳統激光器更加優越。

表1 直接半導體與光纖激光器的參數對比



1.焊縫表面形態和焊縫橫截面形貌

半導體激光焊接低碳鋼時,表面較不銹鋼的焊縫形貌更寬,魚鱗紋更明顯。另外,焊縫更寬,熱影響區更大。


 圖2 半導體激光焊接低碳鋼和不銹鋼焊縫表面

注:(a)低碳鋼, (b)不銹鋼


可見半導體激光焊接低碳鋼及不銹鋼的焊縫橫截面均不同于傳統的“釘子頭”形形貌,為典型的“U”形焊縫橫截面形貌。另外,不銹鋼焊縫橫截面相較于低碳鋼更細長,熔寬明顯更窄、熔深略微較深。



 圖3 半導體激光焊接低碳鋼和不銹鋼焊縫橫截面

注:(a)低碳鋼, (b)不銹鋼


2.不同功率下焊縫橫截面形貌

隨著功率的增加,焊縫的深度在增加,同時,激光器功率增加也會造成熔寬的增加。


圖4 不同功率下的橫截面圖


3、激光功率與熔深、熔寬之間的對應關系


圖5 熔深熔寬對隨功率的變化


該激光焊接兩種材料的熔寬總體趨勢大體相當,均隨著焊接速度的提高而減小。但相同速度下,焊接低碳鋼的熔寬明顯大于不銹鋼。這與固定激光功率,變化焊接速度的規律是一致的。


4.穿透焊焊縫橫截面


圖6 焊縫橫截面


造成焊縫不同區域組織的差異主要與凝固過程中的溫度梯度大小有關,在焊縫中心區域由于冷卻速度較快,熔池中心溫度梯度小,因此形成細小的等軸枝晶組織,而越靠近熔合線附近,溫度梯度越大,晶粒沿與熔合線方向垂直向焊縫中心生長,形成略微粗大的柱狀晶組織。


5.接頭顯微硬度分布

圖7顯微硬度分布


圖7為上述激光焊接橫截面中心區域的顯微硬度分布。可見母材的平均顯微硬度約為 280 HV,焊縫中心的平均顯微硬度約為 286 HV,焊縫區域的顯微硬度略高于母材的顯微硬度,熱影響區平均顯微硬度最低,約為 269 HV。焊縫的顯微硬度并沒有顯著的差異,其接頭沒有出現明顯的軟化現象。


6.拉伸試驗

在掃描電鏡下觀察拉伸樣品的斷口形貌



7.焊接速度和效果

                                        

圖10  1mm不銹鋼板的焊接效果@1000W-220μm


采用QBH輸出,可與商用鏡頭匹配。配備完善的驅動控制系統,并且具有人性化的操控性能。光束呈平頂分布、光束能量分布均勻,適用于熔覆、釬焊以及表面熱處理等應用。


來源:凱普林光電

实力单双中特网