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單面激光焊接工藝要素解析

发布时间:2016-06-06 | 来源:星鴻藝激光焊接运营部 | 分享:


   在激光焊接金刚石工程钻头过程中,必须合理地选择有关工艺参数,如激光功率、焊接速度、焦点位置、入射角及保护气体流量等,才能保证焊接质量。
    单面激光焊接
    激光单面焊接主要利用的是激光深熔焊接的“小孔效应”现象。当激光功率密度达到5 X l05一5 X l07 W/cm2时,金属在激光照射下被迅速加热,导致辐射区表层金属被熔化和汽化。当金属汽化时,所产生的金属蒸气以一定的速度离开熔池,蒸发速率足够大时,所产生的高匝蒸气的压力足够克服液态金属的表面张力和液体重力,从而排开部分液态金属,使激光作用区处的熔池下凹,形成小坑。当光束在小孔底部继续加热汽化时,所产生的蒸气一方面压迫坑底液态金属使小坑进一步加深;另一方面,向坑外逸出的蒸气将熔化的金属排向熔池四周,形成一个细小的长孔。当光束能量所产生的金属蒸气压力与液态金属的表面张力和重力达到平衡后,小孔将不再继续加深而形成一个稳定深度的小孔(即小孔效应)而实现焊接。
    采用德国Dr.Fristch公司BSM 220焊接系统对薄壁金刚石工程钻头进行激光焊接的情景。也可用LSM240全自动激光焊接系统改装的金刚石钻头焊接系统。
    激光单面焊接工艺,下面分别从光点位置、激光功率、激光焊接速度、等离子体的控制等影响钻头激光焊接质量的几个重要方面进行介绍。
    1.激光功率
    对于焊接薄壁钻头,由于钢基体是圆筒形的,激光束入射时就会有一部分激光能量被反射掉,因而同焊锯片相比,激光功率要相对高一些。功率密度过小,就会出现焊不透且热影响区很大,但过大的激光功率会使熔池翻滚,产生一波一波的突起和空洞,降低焊缝有效承载面积,抗弯强度下降。
    分别是在0.8、1.2、1.6、2.0 mlmin四种不同焊接速度下激光功率对焊缝熔深的影响。对于多68 mm钻头,激光功率选择1  300~1 500 W,焊接速度在1.1~1.2mmin范围内。
    2.焊接速度
    分别是在1.0、1.5、2.0、2.5 kW四种不同激光功率下,焊接速度对单面焊缝熔深的影响。确定焊速上限是为了防止金属未熔透和自熔速度过快,以致不能流动和融合,焊缝不光滑、不连续,焊速达到低限时,过量的热传导引起焊缝向侧向扩展,焊缝宽且向上凹陷,过渡层局部蒸发损失,热影响区扩大。
    3.等离子体的控制
    钻头单面焊接时,JI头粉末冶金材料与焊接普通熔炼材料一样,随着激光功率的提高,焊接过程中会有光致等离子体产生。当等离子体密度达到一定程度后,将直接影响被焊材料对激光的吸收,不利于获得优质的焊缝,所以必须对光致等离子体进行控制。通过侧吹保护气体可控制等离子体的产生,并将已产生的等离子体云吹散,使焊接金刚石钻头达到所需的熔深。

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