焊接机器人激光焊原理

 

        激光焊接时，激光照射到被焊材料的表面，与其发生作用，一部分被反射，一部分被吸收，进入材料内部。对于不透明材料，透射光被吸收，金属的线性吸收系数为107~108/m。对于金属，激光在金属表面0.01~0.1m的厚度中被吸收转变成热能，导致金属表面温度升高，再传向金属内部。

 

        光子轰击金属表面形成蒸气，蒸发的金属可防止剩余能量被金属反射掉。如果被焊金属有良好的导热性能，则会得到较大的熔深。激光在材料表面的反射、透射和吸收，本质上是光波的电磁场与材料相互作用的结果。激光光波入射材料时，材料中的带电粒子依着光波电矢量的步调振动，使光子的辐射能变成了电子的动能。物质吸收激光后，首先产生的是某些质点的过量能量，如自由电子的动能、束缚电子的激发能或者还有过量的声子，这些原始激发能经过一定过程在转化为热能。

 

        激光除了与其他光源一样是电磁波外，还具有其他光源不具备的特性，如高方向性、高亮度（光子强度）、高单色性和高相干性。激光焊接加工时，材料吸收的光能向热能的转换是在极短的时间（约为10s）内完成的。在这个时间内，热能仅仅局限于材料的激光辐射区，而后通过热传导，热量由高温区传向低温区。

 

        金属对激光的吸收，主要与激光波长、材料的性质、温度、表面状况以及激光功率密度等因素有关。一般来说，金属对激光的吸收率随着温度的上升而增大，随电阻率的增大而增大。

 

        焊接领域目前主要采用两种激光器：YAG固体激光器（含Nd3+的Yttri-um-Aluminium-Garnet,简称YAG）和二氧化碳气体激光器。