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激光焊原理

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激光焊是一种利用高能量激光束实现材料熔化和连接的焊接技术,其原理基于激光的高能聚焦和热传导机制,可分为以下两种主要类型:

一、热传导型激光焊接(热导焊)

能量传递机制

激光束通过光纤激光器或半导体激光器产生高能量光束,经反射镜聚焦后照射工件表面。激光功率通常为10⁵~10⁶ W/cm²,使材料表面温度迅速升高至熔点,形成熔池。

工艺特点

- 熔深较浅(通常小于2.5mm),焊缝宽度与深度比可达3:1;

- 依靠热传导使热量向内部扩散,焊接速度较慢,适合高精度焊接。

二、激光深熔焊接(Key-hole焊接)

高功率密度的深熔机制

使用连续激光束(功率密度≥10⁷ W/cm²),通过“小孔”(Key-hole)结构实现材料蒸发和熔化。激光束聚焦形成小孔,内部温度可达25000°C,孔壁蒸汽压力与熔融金属流动保持动态平衡。

工艺特点

- 熔深可达51mm,焊缝深宽比高达12:1;

- 适用于厚板焊接,焊接速度快,热影响区小。

三、工艺流程与优势

激光焊接过程分为预热、熔化和凝固三个阶段:

预热:

局部加热材料至接近熔点;

熔化:

激光束持续照射形成熔池;

凝固:

激光移除后,熔池快速凝固形成接头。

核心优势

能量密度高,焊接速度快;

热影响区小,减少材料变形和热损伤;

可精确控制激光参数,适应复杂形状焊接。

激光焊广泛应用于微/小型零件(如电子元件)和高强度材料(如金属板材)的精密焊接领域。