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焊接机器人激光焊原理

发布来源:深圳宇辰激光智能装备有限公司  发布日期: 2022-05-23  访问量:49

焊接机器人激光是利用受激辐射实现光放大原理产生的单色 ,方向聚焦后直径小于0.01mm、功率密度高达10W/㎡能束可用于焊接、切割和材料表面熔化。

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焊接机器人激光焊接是一种利用能量(可见光或紫外线)作为热源熔化和连接工件的焊接方法。激光能够实现,不仅因为激光本身具有高能量,而且因为激光能量被高度聚焦,从而增加其能量密度。

激光焊接时,激光照射到焊接材料的表面,部分反射,部分吸收,进入材料。对于不透明材料,金属的线性吸收系数为107~108/m。对于金属,激光在金属表面0.01~0.1m厚度被吸收成热能,导致金属表面温度升高,然后传递到金属内部。

光子轰击金属表面形成蒸汽,蒸发的金属可以防止剩余能量被金属反射。如果焊接金属具有良好的导热性,则会获得较大的熔化深度。激光在材料表面的反射、透射和吸收本质上是光波电磁场与材料相互作用的结果。当激光光波进入材料时,材料中的带电粒子按照光波电矢量的步骤振动,使光子的辐射能成为电子动能。物质吸收激光后,首先产生的是一些质量的过量能量,如自由电子的动能、束缚电子的刺激能量或过量的声音,这些原始刺激可以在一定的过程中转化为热能。

激光除了像其他光源一样是电磁波外,还具有高方向、高亮度(光子强度)、高单色高亮度(光子强度)、高单色性和高相关性。在激光焊接过程中,材料吸收的光能在很短的时间内转化为热能(约10s)内部完成。此时,热能仅限于材料的激光辐射区,然后通过热传导将热量从高温区传递到低温区。

金属对激光的吸收主要与激光波长、材料性质、温度、表面条件和激光功率密度有关。一般来说,金属对激光的吸收率随温度和电阻率的升高而增加。

目前焊接领域主要采用两种激光器:YAG固体激光器(含Nd3 的Yttri-um-Aluminium-Garnet,简称YAG)二氧化碳气体激光器。



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