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焊接机器人激光加工的原理

来源：发布时间：2019-06-27 点击量：853

激光加工技术

它是利用激光束与材料相互作用的特性，对材料（包括金属和非金属）进行切割、焊接、表面处理、钻孔和微加工的技术。激光加工作为一种先进的制造技术，已广泛应用于汽车、电子、电器、航空、冶金、机械制造等工业领域，在提高产品质量和劳动生产率、自动化、无公害、降低材料消耗等方面发挥着越来越重要的作用。

焊接机器人激光加工

焊接机器人的激光加工是以聚焦激光束为热源轰击工件，熔化金属或非金属工件，形成小孔、缺口、接头、熔覆等加工方法。激光加工本质上是激光与非透明物质相互作用的过程，微观是一个量子过程，宏观上是反射、吸收、加热、熔化、汽化等过程。

在不同功率密度的激光照射下，材料的表面积发生了不同程度的变化，如表面温升、熔化、气化、小孔形成和光诱导等离子体等。

1、激光功率密度小于数量级

当激光功率密度小于数量级时，金属吸收激光能量只是为了提高材料的表面温度，而使固相保持不变，主要用于表面热处理、相变硬化处理或零件钎焊。当激光功率密度达到一定数量级时，会发生热传导加热，材料表面会熔化。主要用于表面重熔、合金化、熔覆和导热焊接（如薄板的高速焊接和精密点焊）。

2、激光功率密度达到数量级

当激光功率密度达到数量级时，激光热源中心的加热温度在激光束照射下达到金属的沸点，并且等离子体蒸汽被强烈汽化。在气化膨胀压力的作用下，液面凹陷形成深孔。同时，金属蒸汽在激光束的作用下被离子化以产生光诱导等离子体。本阶段主要用于激光束深熔焊接、切割和钻孔。

3、激光束功率密度大于数量级

当激光束的功率密度大于数量级时，光诱导等离子体将沿激光束的入射方向传播，形成等离子体云，并形成激光的等离子体屏蔽现象。这一阶段仅适用于脉冲激光穿孔和冲击硬化的处理。

激光技术人员利用高功率密度激光束照射工件，使材料熔化气化，进行穿孔、切割、焊接等特殊加工。早期激光加工由于其功率低，主要用于小孔和微焊接。到20世纪70年代，随着高功率二氧化碳激光器、高重复率钇铝石榴石激光器的出现，以及对激光加工机理和技术的深入研究，激光加工技术取得了很大进展，应用范围也相应扩大。将光电跟踪、计算机数字控制、工业焊接机器人等技术相结合，使激光加工的自动化水平和使用性能大大提高。

激光加工设备由激光、光学系统、机械系统、控制检测系统四部分组成。激光输出的高强度激光束通过透镜聚焦在工件上，焦距的功率密度可达10，000℃以上，任何物质都会瞬间熔化和蒸发。激光加工就是利用这种光能的热效应来加工焊接、钻孔、切割等材料。加工中常用的激光器主要是YAG固体激光器和二氧化碳气体激光器.二氧化碳激光器具有结构简单、输出功率范围大、能量转换效率高等优点，可广泛应用于材料的激光加工。

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