《对于激光焊接时所采用的气体作用介绍》由会员分享，可在线阅读，更多相关《对于激光焊接时所采用的气体作用介绍（5页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、对于激光焊接时所采用的气体作用介绍激光焊接机的保护气体。激光焊接过程常使用惰性气体来保护熔池， 当某些材料焊接可不计较表面氧化时则也可不考虑保护，但对大多数 应用场合则常使用氦、氩、氮等气体作保护，使工件在焊接过程中免 受氧化。氦气不易电离（电离能量较高），可让激光顺利通过，光束能量不 受阻碍地直达工件表面。这是激光焊接时使用最有效的保护气体，但 价格比较贵。氩气比较便宜，密度较大，所以保护效果较好。但它易受高温金 属等离子体电离，结果屏蔽了部分光束射向工件，减少了焊接的有效 激光功率，也损害焊接速度与熔深。使用氩气保护的焊件表面要比使 用氦气保护时来得光滑。氮气作为保护气体最便宜，但对某些类
2、型不锈钢焊接时并不适用, 主要是由于冶金学方面问题，如吸收，有时会在搭接区产生气孔。使用保护气体的第二个作用是保护聚焦透镜免受金属蒸气污染 和液体熔滴的溅射。特别在高功率激光焊接时，由于其喷出物变得非 常有力，此时保护透镜则更为必要。保护气体的第三个作用是对驱散高功率激光焊接产生的等离子 屏蔽很有效。金属蒸气吸收激光束电离成等离子云，金属蒸气周围的 保护气体也会因受热而电离。如果等离子体存在过多，激光束在某种 程度上被等离子体消耗。等离子体作为第二种能量存在于工作表面， 使得熔深变浅、焊接熔池表面变宽。通过增加电子与离子和中性原子 三体碰撞来增加电子的复合速率，以降低等离子体中的电子密度。中
3、性原子越轻，碰撞频率越高，复合速率越高；另一方面，只有电离能 高的保护气体，才不致因气体本身的电离而增加电子密度。表 常用气体和金属的原子（分子）量和电离能从表可知，等离子体云尺寸与采用的保护气体不同而变化，氦气 最小，氮气次之，使用氩气时最大。等离子体尺寸越大，熔深则越浅。 造成这种差别的原因首先由于气体分子的电离程度不同，另外也由于 保护气体不同密度引起金属蒸气扩散差别。氦气电离最小，密度最小，它能很快地驱除从金属熔池产生的上 升的金属蒸气。所以用氦作保护气体，可最大程度地抑制等离子体， 从而增加熔深，提高焊接速度；由于质轻而能逸出，不易造成气孔。 当然，从我们实际焊接的效果看，用氩气保护
4、的效果还不错。等离子云对熔深的影响在低焊接速度区最为明显。当焊接速度提高时, 它的影响就会减弱。保护气体是通过喷嘴口以一定的压力射出到达工件表面的，喷嘴 的流体力学形状和出口的直径大小十分重要。它必须以足够大以驱使 喷出的保护气体覆盖焊接表面，但为了有效保护透镜，阻止金属蒸气 污染或金属飞溅损伤透镜，喷口大小也要加以限制。流量也要加以控 制，否则保护气的层流变成紊流，大气卷入熔池，最终形成气孔。为了提高保护效果，还可用附加的侧向吹气的方式，即通过一较 小直径的喷管将保护气体以一定的角度直接射入深熔焊接的小孔。保 护气体不仅抑制了工件表面的等离子体云，而且对孔内的等离子体及 小孔的形成施加影响，
5、熔深进一步增大，获得深宽比较为理想的焊缝。 但是，此种方法要求精确控制气流量大小、方向，否则容易产生紊流 而破坏熔池，导致焊接过程难以稳定。板材较厚的话，采用负离焦。注意焊接速度适当加快。在成本允许的 范围内用He气和Ar气混合气体做保护气体。当然全用He气最好， 但太贵。最好不要只用Ar气，电离能太低，易产生等离子云。 可以吹保护气 一般都是惰性气体 如 Ar再就是选择合适的焊接点 一般在焦点时飞溅比较厉害 可以考虑下 正离焦或是负离焦 视你焊接对熔深的要求而定 如二氧化硅，氧化锰）则不溶于液态金属，激光的焦点是通过聚焦镜片将扩束后的平行光经过聚焦后，形成的 锥形的最细的部位为激光的焦点位置
6、，正离焦和负离焦用最通俗的说法是：正离焦是焦点在模具补焊面的上方，负离焦就是焦点在模具修 补面的下方，对于不同的修补环境，用户选用不同的离焦方式激光焊接通常需要一定的离焦量，因为激光焦点处光斑中心的功率 密度过高，容易蒸发成孔。离开激光焦点的各平面上，功率密度分布 相对均匀。离焦方式有两种：正离焦与负离焦。焦平面位于工件上方为正离 焦，反之为负离焦。按几何光学理论，当正负离做文章一相等时，所 对应平面上功率密度近似相同，但实际上所获得的熔池形状不同。负 离焦时，可获得更大的熔深，这与熔池的形成过程有关。实验表明， 激光加热 50200us 材料开始熔化，形成液相金属并出现问分汽化， 形成市压蒸汽，并以极高的速度喷射，发出耀眼的白光。与此同时， 高浓度汽体使液相金属运动至熔池边缘，在熔池中心形成凹陷。当负 离焦时，材料内部功率密度比表面还高，易形成更强的熔化、汽化， 使光能向材料更深处传递。所以在实际应用中，当要求熔深较大时， 采用负离焦；焊接薄材料时，宜用正离焦。
