因為激光焦點處光斑中心的功率密度過高,容易蒸發(fā)成孔。離開激光焦點的各平面上,功率密度分布相對均勻。離焦方式有兩種:正離焦與負離焦。焦平面位于工件上方為正離焦,反之為負離焦。按幾何光學理論,當正負離焦平面與焊接平面距離相等時,所對應平面上功率密度近似相同,但實際上所獲得的熔池形狀不同。負離焦時,可獲得更大的熔深,這與熔池的形成過程有關(guān)。
隨著科學技術(shù)的不斷發(fā)展,許多工業(yè)技術(shù)上對材料特殊要求,應用冶鑄方法制造的材料已不能滿足需要。由于粉末冶金材料具有特殊的性能和制造優(yōu)點,在某些領(lǐng)域如汽車、飛機、工具刃具制造業(yè)中正在取代傳統(tǒng)的冶鑄材料,隨著粉末冶金材料的日益發(fā)展,它與其它零件的連接問題顯得日益,使粉末冶金材料的應用受到限制。
在八十年代初期,激光焊以其特的優(yōu)點進入粉末冶金材料加工領(lǐng)域,為粉末冶金材料的應用開辟了新的前景,如采用粉末冶金材料連接中常用的釬焊的方法焊接金剛石,由于結(jié)合強度低,熱影響區(qū)寬特別是不能適應高溫及強度要求高而引起釬料熔化脫落,采用激光焊接可以提高焊接強度以及耐高溫性能。
激光焊接在電子工業(yè)中,特別是微電子工業(yè)中得到了廣泛的應用。由于激光焊接熱影響區(qū)小、加熱集中迅速、熱應力低,因而正在集成電路和半導體器件殼體的封裝中,顯示出特的性,在真空器件研制中,激光焊接也得到了應用,如鉬聚焦極與不銹鋼支持環(huán)、快熱陰極燈絲組件等。傳感器或溫控器中的彈性薄壁波紋片其厚度在0.05-0.1mm,采用傳統(tǒng)焊接方法難以解決,TIG焊容易焊穿,等離子穩(wěn)定性差,影響因素多而采用激光焊接效果很好,得到廣泛的應用。
在其他行業(yè)中,激光焊接也逐漸增加特別是在特種材料焊接中國內(nèi)進行了許多研究,如對BT20鈦合金、HEl30合金、Li-ion電池等激光焊接,德國開發(fā)出了一種用于平板玻璃的激光焊接新技術(shù)。
在20世界70年代以前,由于高功率連續(xù)波形(CW)激光器尚未開發(fā)出來,所以研究集中在脈沖激光焊接(PW)上。早期的激光焊接研究實驗大多數(shù)是利用紅寶石脈沖激光器,1ms脈沖典型的峰值輸出功率Pm為5KW左右,脈沖能量為1~5J,脈沖頻率就小于等于1赫茲。當時雖然能夠活的較高的脈沖能量,但這些激光器的平均輸出功率P卻相當?shù)?,這主要是由激光器很低的工作效率和發(fā)光物質(zhì)的受激性狀決定。
隨著數(shù)字化技術(shù)日益成熟,代表處動地接技術(shù)的數(shù)字焊機、數(shù)字化控制技術(shù)業(yè)已穩(wěn)步進入市場。三峽工程、西氣東輸工程、航天工程、船舶工程等國家大型基礎(chǔ)工程,有效地促進了焊接特別是焊接自動化技術(shù)的發(fā)展與進步。汽車及零部件的制造對焊接的自動化程度要求日新月異。我國焊接產(chǎn)業(yè)逐步走向“、自動化、智能化”。
焊接控制系統(tǒng)的集成是人與技術(shù)的集成和焊接技術(shù)與信息技術(shù)的集成。集成系統(tǒng)中信息流和物質(zhì)流是其重要的組成部分,促進其有機地結(jié)合,可大大降低信息量和實時控制的要求。注意發(fā)揮人在控制和臨機處理的響應和判斷能力,建立人機圣誕的友好界面,使人和自動系統(tǒng)和諧統(tǒng)一,是集成系統(tǒng)的不可低估的因素。
電子束焊還有磁偏移和X射線問題,由于電子帶電,會受磁場偏轉(zhuǎn)影響,故要求電子束焊工件焊前去磁處理。X射線在高壓下特別強,需對操作人員實施保護。激光焊則不需 真空室和對工件焊前進行去磁處理,它可在大氣中進行,也沒有防X射線問題,所以可在生產(chǎn)線內(nèi)聯(lián)機操作,也可焊接磁性材料。