焊接機(jī)器人激光焊原理

焊接機(jī)器人激光焊是利用能（可見(jiàn)光或紫外線）作為熱源熔化并連接工件的焊接方法。激光能得以實(shí)現(xiàn)，不僅是因?yàn)榧す獗旧砭哂懈叩哪芰?，更重要的是因?yàn)榧す饽芰勘桓叨染劢沟揭稽c(diǎn)，使其能量密度增大。

激光焊接時(shí)，激光照射到被焊材料的表面，與其發(fā)生作用，一部分被反射，一部分被吸收，進(jìn)入材料內(nèi)部。對(duì)于不透明材料，透射光被吸收，金屬的線性吸收系數(shù)為107~108/m。對(duì)于金屬，激光在金屬表面0.01~0.1m的厚度中被吸收轉(zhuǎn)變成熱能，導(dǎo)致金屬表面溫度升高，再傳向金屬內(nèi)部。

光子轟擊金屬表面形成蒸氣，蒸發(fā)的金屬可防止剩余能量被金屬反射掉。如果被焊金屬有良好的導(dǎo)熱性能，則會(huì)得到較大的熔深。激光在材料表面的反射、透射和吸收，本質(zhì)上是光波的電磁場(chǎng)與材料相互作用的結(jié)果。激光光波入射材料時(shí)，材料中的帶電粒子依著光波電矢量的步調(diào)振動(dòng)，使光子的輻射能變成了電子的動(dòng)能。物質(zhì)吸收激光后，首先產(chǎn)生的是某些質(zhì)點(diǎn)的過(guò)量能量，如自由電子的動(dòng)能、束縛電子的激發(fā)能或者還有過(guò)量的聲子，這些原始激發(fā)能經(jīng)過(guò)一定過(guò)程在轉(zhuǎn)化為熱能。

激光除了與其他光源一樣是電磁波外，還具有其他光源不具備的特性，如高方向性、高亮度（光子強(qiáng)度）、高單色性和高相干性。激光焊接加工時(shí)，材料吸收的光能向熱能的轉(zhuǎn)換是在短的時(shí)間（約為10s）內(nèi)完成的。在這個(gè)時(shí)間內(nèi)，熱能僅僅局限于材料的激光輻射區(qū)，而后通過(guò)熱傳導(dǎo)，熱量由高溫區(qū)傳向低溫區(qū)。

金屬對(duì)激光的吸收，主要與激光波長(zhǎng)、材料的性質(zhì)、溫度、表面狀況以及激光功率密度等因素有關(guān)。一般來(lái)說(shuō)，金屬對(duì)激光的吸收率隨著溫度的上升而增大，隨電阻率的增大而增大。

焊接領(lǐng)域目前主要采用兩種激光器：YAG固體激光器（含Nd3+的Yttri-um-Aluminium-Garnet,簡(jiǎn)稱YAG）和二氧化碳?xì)怏w激光器。