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焊接機(jī)器人激光加工的原理

焊接機(jī)器人是利用激光束與物質(zhì)相互作用的特性對材料(包括金屬與非金屬)進(jìn)行切割、焊接、表面處理、打孔、微加工等的一門技術(shù)。激光加工作為先進(jìn)制造技術(shù)已廣泛應(yīng)用于汽車、電子、電器、航空、冶金、機(jī)械制造等工業(yè)領(lǐng)域，對提高產(chǎn)品質(zhì)量和勞動生產(chǎn)率、自動化、減少材料消耗等起到越來越重要的作用。

焊接機(jī)器人激光加工

焊接機(jī)器人激光加工是以聚焦的激光束作為熱源轟擊工件，對金屬或非金屬工件進(jìn)行熔化形成小孔、切口、連接、熔覆等的加工方法。激光加工實(shí)質(zhì)上是激光與非透明物質(zhì)相互作用的過程，微觀上是一個量子過程，宏觀上則表現(xiàn)為反射、吸收、加熱、熔化、氣化等現(xiàn)象。

在不同功率密度的激光束照下，材料表面區(qū)域發(fā)生各種不同的變化，這些變化包括表面溫度升高、熔化、氣化、形成小孔以及產(chǎn)生光致等離子體等。

1激光功率密度小于數(shù)量級

當(dāng)激光功率密度小于數(shù)量級時，金屬吸收激光能量只引起材料表層溫度升高，但維持固相不變，主要用于零件的表面熱處理、相變硬化處理或釬焊等。當(dāng)激光功率密度在數(shù)量級范圍時，產(chǎn)生熱傳導(dǎo)型加熱，材料表層將發(fā)生熔化，主要用于金屬的表面重熔、合金化、熔覆和熱傳導(dǎo)型焊接(如薄板高速焊及精 密點(diǎn)焊等)。

2激光功率密度達(dá)到數(shù)量級

當(dāng)激光功率密度達(dá)到數(shù)量級時，材料表面在激光束的照射下，激光熱源中心加熱溫度達(dá)到金屬的沸點(diǎn)，形成等離子蒸汽而強(qiáng)烈氣化，在氣化膨脹壓力作用下，液態(tài)表面向下凹陷形成深熔小孔;與此同時，金屬蒸汽在激光束的作用下電離產(chǎn)生光致等離子體。這一階段主要用于激光束深熔焊接、切割和打孔等。