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激光焊接机器人的原理和特性
  2021/10/18| 阅读次数:118

焊接机器人激光器是一种利用受激辐射光放大原理产生的单色定向聚焦能量束。可以获得直径小于001毫米、功率密度高达10W/m2的能量束。

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焊接机器人激光焊接是利用可见光或紫外光作为热源,对工件进行熔化和连接的焊接方法。


激光能量的实现不仅仅是因为激光本身具有非常高的能量,还因为激光能量高度聚焦在一个点上,这增加了它的能量密度。


在激光焊接中,激光照射被焊接材料的表面并与之相互作用。一部分被反射,一部分被吸收,进入物质。



对于不透明材料,透射光被吸收,金属的线性吸收系数为107 ~ 108/m。


对于金属来说,激光在金属表面被吸收并转化为0.01 ~ 0.1m厚度范围内的热能,使金属表面温度升高后传递到金属内部。


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,它将获得更大的穿透力。


激光在材料表面的反射、透射和吸收本质上是光波与电磁场和材料相互作用的结果。


当激光波入射到材料上时,材料中的带电粒子按照光波电矢量的速度振动,使光子的辐射能量变成电子的动能。


物质吸收激光后,首先产生一些粒子的剩余能量,如自由电子的动能、束缚电子的激发能、剩余声子等。



原始的激发能通过一定的过程转化为热能。


激光除了像其他光源一样是电磁波外,还具有其他光源所不具备的一些特性,如高方向性、高亮度(光子强度)、高单色性和高相干性。


在激光焊接中,材料吸收的光能在很短的时间内(约10s)转化为热能。


此时,热能被限制在材料的激光辐射区域,然后热量通过热传导从高温区域传递到低温区域。


金属激光的吸收主要与激光波长、材料特征温度、表面状态和激光功率密度有关。


一般来说,金属的吸收率随着温度和电阻率的增加而增加。


目前,焊接领域主要使用的激光器有两种:YAG固态激光器(YTTRI-um YTTRI-um-al-石榴石,简称YAG)和CO2气体激光器。

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