激光深熔焊接光致等离子体行为及控制技术

激光深熔焊接过程中 ,小孔上方的等离子体会影响激光和工件之间的耦合效率。本文在叙述激光深熔焊接光致等离子体形成机理的基础上 ,分析了致密的光致等离子体对入射激光的屏蔽行为和对焊接的影响 ,并系统介绍了国内外光致等离子体的控制技术。

激光深熔焊接光致等离子体的控制

激光深熔焊接过程中,光致等离子体对激光能量有显著的屏蔽作用,严重影响了焊接质量,因此,对等离子体的控制技术成为研究的热点。本文在简要介绍等离子体形成、分类的基础上,系统归纳了国内外几种控制等离子体的方法,并对这几种方法进行了比较。其中,详细介绍了真空焊接法。

辅助气体对CO_2激光焊接光致等离子体屏蔽的影响

采用２０ｋＷＣＯ２激光加工系统焊接低碳钢，研究了辅助气体对等离子体屏蔽临界功率密度的影响。研究结果表明，辅助气体不同时等离子体屏蔽临界功率密度由小到大的排列顺序为：Ａｒ→Ｎ２→ＣＯ２→Ｈｅ。Ａｒ作为辅助气体时，等离子体屏蔽的临界功率密度可以低至１．８５×１０６Ｗ／ｃｍ２。辅助气体对等离子体屏蔽临界功率密度的影响主要取决于气体的导热性和解离能，相比而言，气体电离能的影响是次要的。采用Ａｒ作为辅助气体时，等离子体屏蔽临界功率密度低的原因主要在于Ａｒ的导热性能差，激光支持的燃烧波（Ｌａｓｅｒ－ｓｕｐｐｏｒｔｅｄＣｏｍｂｕｓｔｉｏｎＷａｖｅｓ—ＬＳＣ）波容易过热和扩展。