激光焊接熔深焊点质量检测分析图像显微镜

激光在焊接过程中主要作为一个具有高能量密度的热源。与其他焊接
方法相比，激光焊接可以将光束聚焦在几个毫米的范围内，从而将加热引
起的变形控制在小范围。
在航空航天工业中，激光焊接主要用来连接主体结构上两种相同或不
同的金属，并能提供高连接强度。用这种方法来连接金属部件可以减轻机
体重量，与之相比，传统机械式连接法如螺栓、螺母连接就显得不重要了
。目前，由于激光焊接适用于各种航空航天工业结构部件中的合金材料，
所以日益受到关注。
激光焊接原理
当激光束入射到目标材料上时，能量将由光束向材料表面转移。如图6所
示，能量转移存在两种模式：热传导模式和小孔模式。激光深孔穿透焊接
机理与电子束焊情况十分相似，两种方法中能量都是通过“小孑L”形式进
行转移的。当光束能量密度足够高并引起基体材料蒸发时，洞口的蒸气压
会迫激光束使熔化金属沿着孔壁向上运动，此时就可能会出现这种小孔模
式。这时孑L的作用就类似于一个黑体，在增加对激光束吸收的同时也促进
了热量向材料深处的扩散。反观大多数传统焊接工艺，能量仅由工件表面
吸收，然后只能通过热传导转移到内部。激光焊接的潜在优势有以下几点
。
（1）光没有惯性，因此高速加工过程中可以做到快速启动和急停。
（2）具有高能量密度。
（3）可在大气环境下使用。
（4）可处理难加工材料（如钛、石英等）
（5）无须焊条或填充材料。
（6）焊缝窄。
（7）可精准控制焊缝。
（8）可实现低污染或无污染焊接。
（9）切割或焊缝周边受热影响范围小。
（10）可采用自动控制光偏转技术对复杂外形进行高速切割或焊接。
（11）可实现分时操作。
激光焊接能量转移模式（a）热传导模式焊接；（b）小孔模式焊接
激光焊接变量
激光焊接主要的独立过程变量如下。
（1）激光束功率。
（2）激光束直径。
（3）吸收率。
（4）激光束在基体表面进给速度。
（5）其他参数，如保护气种类、焦点位置以及接头准备和装配。
测量的因变量有激光焊接接头的渗透深度、显微结构以及冶金学性能

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