相比光纖激光器,直接半導(dǎo)體激光器能量更均勻,光斑更接近平頂分布而不是光纖激光器的高斯分布(圖1)。在實(shí)際焊接應(yīng)用中得到的效果比傳統(tǒng)激光器更加優(yōu)越。
表1 直接半導(dǎo)體與光纖激光器的參數(shù)對比
半導(dǎo)體激光焊接低碳鋼時(shí),表面較不銹鋼的焊縫形貌更寬,魚鱗紋更明顯。另外,焊縫更寬,熱影響區(qū)更大。
圖2 半導(dǎo)體激光焊接低碳鋼和不銹鋼焊縫表面
注:(a)低碳鋼, (b)不銹鋼
可見半導(dǎo)體激光焊接低碳鋼及不銹鋼的焊縫橫截面均不同于傳統(tǒng)的“釘子頭”形形貌,為典型的“U”形焊縫橫截面形貌。另外,不銹鋼焊縫橫截面相較于低碳鋼更細(xì)長,熔寬明顯更窄、熔深略微較深。
圖3 半導(dǎo)體激光焊接低碳鋼和不銹鋼焊縫橫截面
注:(a)低碳鋼, (b)不銹鋼
隨著功率的增加,焊縫的深度在增加,同時(shí),激光器功率增加也會造成熔寬的增加。
圖4 不同功率下的橫截面圖
圖5 熔深熔寬對隨功率的變化
該激光焊接兩種材料的熔寬總體趨勢大體相當(dāng),均隨著焊接速度的提高而減小。但相同速度下,焊接低碳鋼的熔寬明顯大于不銹鋼。這與固定激光功率,變化焊接速度的規(guī)律是一致的。
圖6 焊縫橫截面
造成焊縫不同區(qū)域組織的差異主要與凝固過程中的溫度梯度大小有關(guān),在焊縫中心區(qū)域由于冷卻速度較快,熔池中心溫度梯度小,因此形成細(xì)小的等軸枝晶組織,而越靠近熔合線附近,溫度梯度越大,晶粒沿與熔合線方向垂直向焊縫中心生長,形成略微粗大的柱狀晶組織。
圖7顯微硬度分布
圖7為上述激光焊接橫截面中心區(qū)域的顯微硬度分布??梢娔覆牡钠骄@微硬度約為 280 HV,焊縫中心的平均顯微硬度約為 286 HV,焊縫區(qū)域的顯微硬度略高于母材的顯微硬度,熱影響區(qū)平均顯微硬度最低,約為 269 HV。焊縫的顯微硬度并沒有顯著的差異,其接頭沒有出現(xiàn)明顯的軟化現(xiàn)象。
在掃描電鏡下觀察拉伸樣品的斷口形貌
圖10 1mm不銹鋼板的焊接效果@1000W-220μm
采用QBH輸出,可與商用鏡頭匹配。配備完善的驅(qū)動控制系統(tǒng),并且具有人性化的操控性能。光束呈平頂分布、光束能量分布均勻,適用于熔覆、釬焊以及表面熱處理等應(yīng)用。
來源:凱普林光電
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