激光封焊利用高能密度的激光束对金属或非金属材料进行熔化连接的工艺。激光封焊具有高效、精确、自动化等优点,广泛应用于航空航天、汽车、电子、医疗等领域。在激光封焊过程中,为了保护熔池和热影响区不受氧化、氮化、碳化等不利影响,通常需要向焊缝周围送入一定的保护气体。保护气体的作用主要有以下几点:
1.防止空气中的氧、氮、水蒸气等与熔池和热影响区发生化学反应,导致焊缝质量下降或产生裂纹、孔洞等缺陷。
2.防止空气中的灰尘、油脂等杂质污染熔池和热影响区,影响焊缝表面的光洁度和外观。
3.通过对激光束的吸收、散射、折射等作用,调节激光束的能量密度和分布,影响焊缝形成和渗透深度。
4.通过对熔池的冷却、搅拌、稳定等作用,影响焊缝的凝固结构和力学性能。
5.保护气体的选择应根据激光封焊的对象、目的、条件等因素综合考虑。
一般来说,保护气体的选择原则有以下几点:
1.保护气体应与被焊材料相容,不与之发生化学反应或物理吸附,不引入杂质或气体孔。
2.保护气体应具有较高的纯度,以减少对激光束的衰减和对熔池的污染。
3.保护气体应具有适当的密度、粘度、导热系数等物理性质,以便于在焊缝周围形成有效的保护层,并对熔池产生有利的作用。
4.保护气体应具有较低的成本和易于获取的特点,以降低激光封焊的工艺成本和提高生产效率。
根据以上原则,常用的保护气体有惰性气体和活性气体两类。惰性气体主要是指氩、氦、氖等不与被焊材料发生化学反应的气体,它们的作用主要是隔绝空气,防止氧化。活性气体主要是指含有一定比例的氧、二氧化碳、甲烷等能与被焊材料发生化学反应的气体,它们的作用主要是改变焊缝的组织和性能,如增加渗透深度、降低表面张力、改善成形等。具体的保护气体的选择应根据被焊材料的种类和特性进行。例如,对于铝、镁等活泼金属,应选用纯惰性气体或含有少量活性气体的混合气体,以防止过度氧化或燃烧;对于钢、不锈钢等铁素体金属,应选用含有一定比例的氧或二氧化碳的混合气体,以增加渗透深度和改善成形;对于铜、镍等高反射率金属,应选用含有一定比例的甲烷或乙炔的混合气体,以降低激光束的反射率和提高吸收率。
总之,保护气体在激光封焊中起着重要的作用,其选择应根据激光封焊的具体情况进行优化,以达到提高焊缝质量和效率的目的。