一、激光基本原理1、LASER 是什么意思 Light Amplification Stimulated Emission Radiation(通过诱导放出实现光能增幅)的英语开头字母2、激光产生的原理 激光――“受激辐射放大”是通过强光照射激光发生介质,使介质内部原子的电子获得能量,受激而使电子 运动轨道发生迁移,由低能态变为高能态。处于激发态的原子,受外界辐射感应,使处于激发态的原子跃迁到低 能态,同时发出一束光;这束光在频率、相位、传播方向、偏振等方面和入射光完全一致,此时的光为受激辐射 为了得到高能量密度、高指向性的激光,必须要有封闭光线的谐振腔,使观光束在置于激光发生介质两侧的反射镜之间往复振荡,进而提高光强,同时提高光的方向性。含有钕(ND)的YAG 结晶体发生的激光是一种人眼看 不见的波长为1.064um 的近红外光。这种光束在微弱的受激发情况下,也能实现连续发振。YAG 晶体是宝石钇铝 石榴石的简称,具有优异的光学特性,是最佳的激光发振用结晶体。 3、激光的主要特长a、单色性――激光不是已许多不同的光混一合而成的,它是最纯的单色光(波长、频率) b、方向性――激光传播时基本不向外扩散。 c、相干性――激光的位相(波峰和波谷)很有规律,相干性好。 d、高输出功率――用透镜聚焦激光后,所得到的能量密度是太阳光的几百倍。 二、YAG 激光焊接 激光焊接是利用激光束优异的方向性和高功么密度等特点进行工作。通过光学系统将激光束聚焦在很小的区 域内,在极短的时间内使被焊处形成一个能量高度集中的热源区,从而使被焊物熔化并形成牢固的焊点和焊缝。 常用的激光焊接方式有两种:脉冲激光焊和连续激光焊。前者主要用于单点固定连续和薄件材料的焊接。后 者主要用于大厚件的焊接和切割。 l、激光焊接加工方法的特征 A、非接触加工,不需对工件加压和进行表面处理。 B、焊点小、能量密度高、适合于高速加工。 C、短时间焊接,既对外界无热影响,又对材料本身的热变形及热影响区小,尤其适合加工高熔点、高硬度、 特种材料。 D、不需要填充金属、不需要真空环境(可在空气中直接进行)、不会像电子束那样在空气中产生 E、与接触焊工艺相比.无电极、工具等的磨损消耗。F、无加工噪音,对环境无污染。 G、微小工件也可加工。此外,还可通过透明材料的壁进行焊接。 H、可通过光纤实现远距离、普通方法难以达到的部位、多路同时或分时焊接。 I、很容易改变激光输出焦距及焊点位置。 J、很容易搭载到自动机、机器人装置上。 K、对带绝缘层的导体可直接进行焊接,对性能相差较大的异种金属也可焊接。 2、脉冲激光焊接的机理 传热溶化焊接是指当激光束照射到材料的表面上时,材料吸收光能而加热熔化。材料表面层的热以传导方式 继续向材料深处传递,直至将两个待焊件的接触面互溶并焊接在一起。 深穿入熔化焊接是指当更大功率密度的激光束照射到材料上时,材料被加工熔化以至气化,产生较大的蒸汽压,在蒸汽的压力的作用下,溶化金属被挤在周围使照射处(熔池)呈现出一个凹坑,随着激光束的继续照射,凹 坑越来越深,并穿入到另一个工件中。激光停止照射后,被排挤在凹坑周围的溶化金属重新流回到凹坑里,凝固 后将工件焊接在一起。 这两种激光焊接机理,与功率密度、照射时间、材料性质、焊接方式等因素有关。当功率密度较低、照射时 间较长而焊件较薄时,通常以传热溶化机理为主进行。反之,则是以深穿入熔化机理为主进行 激光焊接技术应用 引言 激光焊接是激光加工材料加工技术应用的重要方面之一。70 年代主要用于焊接薄壁材料和低速焊接,焊接过 程属于热传导型,即激光辐射加热工件表面,表面热量通过热传导向内部扩散,通过控制激光脉冲的宽度、能量、 峰值功率和重复频率等参数,使工件熔化,形成特定的熔池。由于激光焊接作为一种高质量、高精度、低变形、 高效率和高速度的焊接方法,随着高功率 CO2 和高功率的YAG 激光器以及光纤传输技术的完善、金属钼焊接聚束 物镜等的研制成功,使其在机械制造、航空航天、汽车工业、粉末冶金、生物医学微电子行业等领域的应用越来 越广。