單面激光焊接工藝要素解析
發布時間：2016-06-06單面激光焊接
激光單面焊接主要利用的是激光深熔焊接的“小孔效應”現象。當激光功率密度達到5 X l05一5 X l07 W／cm2時，金屬在激光照射下被迅速加熱，導致輻射區表層金屬被熔化和汽化。當金屬汽化時，所產生的金屬蒸氣以一定的速度離開熔池，蒸發速率足夠大時，所產生的高匝蒸氣的壓力足夠克服液態金屬的表面張力和液體重力，從而排開部分液態金屬，使激光作用區處的熔池下凹，形成小坑。當光束在小孔底部繼續加熱汽化時，所產生的蒸氣一方面壓迫坑底液態金屬使小坑進一步加深；另一方面，向坑外逸出的蒸氣將熔化的金屬排向熔池四周，形成一個細小的長孔。當光束能量所產生的金屬蒸氣壓力與液態金屬的表面張力和重力達到平衡后，小孔將不再繼續加深而形成一個穩定深度的小孔（即小孔效應）而實現焊接。
采用德國Dr．Fristch公司BSM 220焊接系統對薄壁金剛石工程鉆頭進行激光焊接的情景。也可用LSM240全自動激光焊接系統改裝的金剛石鉆頭焊接系統。
激光單面焊接工藝，下面分別從光點位置、激光功率、激光焊接速度、等離子體的控制等影響鉆頭激光焊接質量的幾個重要方面進行介紹。
1．激光功率
對于焊接薄壁鉆頭，由于鋼基體是圓筒形的，激光束入射時就會有一部分激光能量被反射掉，因而同焊鋸片相比，激光功率要相對高一些。功率密度過小，就會出現焊不透且熱影響區很大，但過大的激光功率會使熔池翻滾，產生一波一波的突起和空洞，降低焊縫有效承載面積，抗彎強度下降。
分別是在0.8、1.2、1.6、2.0 mlmin四種不同焊接速度下激光功率對焊縫熔深的影響。對于多68 mm鉆頭，激光功率選擇1 300～1 500 W，焊接速度在1.1～1.2mmin范圍內。
2．焊接速度
分別是在1.0、1.5、2.0、2.5 kW四種不同激光功率下，焊接速度對單面焊縫熔深的影響。確定焊速上限是為了防止金屬未熔透和自熔速度過快，以致不能流動和融合，焊縫不光滑、不連續，焊速達到低限時，過量的熱傳導引起焊縫向側向擴展，焊縫寬且向上凹陷，過渡層局部蒸發損失，熱影響區擴大。
3．等離子體的控制
鉆頭單面焊接時，JI頭粉末冶金材料與焊接普通熔煉材料一樣，隨著激光功率的提高，焊接過程中會有光致等離子體產生。當等離子體密度達到一定程度后，將直接影響被焊材料對激光的吸收，不利于獲得優質的焊縫，所以必須對光致等離子體進行控制。通過側吹保護氣體可控制等離子體的產生，并將已產生的等離子體云吹散，使焊接金剛石鉆頭達到所需的熔深。
