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當(dāng)前位置：激光自動(dòng)焊接機(jī)的工作原理，其實(shí)可以理解成一句話：用高度集中的激光束，把材料局部迅速加熱到熔化甚至汽化，再靠熔融金屬冷卻凝固，把兩塊工件連在一起。 激光焊接既可用于金屬，也可用于部分熱塑性材料;因?yàn)闊嵩捶浅＜校“鍟r(shí)可以做到較高焊接速度，較厚材料則能形成又窄又深的焊縫。
它真正“自動(dòng)”的地方，不在激光本身，而在于整套控制系統(tǒng)。一臺(tái)激光自動(dòng)焊接機(jī)通常會(huì)把激光源、光纖或光學(xué)傳輸系統(tǒng)、聚焦焊接頭、夾具、運(yùn)動(dòng)平臺(tái)或機(jī)器人、控制系統(tǒng)，以及必要的監(jiān)測單元組合在一起。設(shè)備先把工件固定好，再按預(yù)設(shè)程序控制焊接軌跡、速度、功率和焦點(diǎn)位置，讓激光沿著焊縫自動(dòng)運(yùn)行。激光焊接本身很容易和自動(dòng)化產(chǎn)線集成，這也是它在工廠里應(yīng)用越來越多的原因。
如果按工作流程來講，大致是這樣：
定位和夾緊工件
先把兩塊或多塊待焊零件準(zhǔn)確放到夾具上，讓接縫位置穩(wěn)定，避免焊接時(shí)偏移。激光焊接對位置精度比較敏感，所以自動(dòng)夾具和定位系統(tǒng)很重要。
激光聚焦到很小的光斑
激光束經(jīng)過光學(xué)系統(tǒng)后，會(huì)被聚焦成一個(gè)很小、能量密度很高的點(diǎn)。這個(gè)點(diǎn)落在焊縫附近時(shí)，材料表面會(huì)迅速吸收能量并升溫。
材料熔化，形成熔池
激光能量轉(zhuǎn)成熱量后，工件局部會(huì)先熔化，形成一個(gè)小熔池。等激光頭繼續(xù)往前走，后面的熔池冷卻凝固，就留下連續(xù)焊縫。IPG 對這個(gè)過程的描述就是：激光把能量以熱的形式傳給材料，材料熔化形成熔池，隨后冷卻并把目標(biāo)區(qū)域熔接起來。
根據(jù)能量密度進(jìn)入不同焊接模式
激光焊接常見有兩種模式：
熱傳導(dǎo)焊：功率密度較低，熱量主要停留在表面，焊縫通常比較寬、比較淺。
深熔焊(keyhole)：功率密度更高時(shí)，材料不只是熔化，還會(huì)局部汽化，形成一個(gè)“鑰孔”。激光在鑰孔壁多次反射后，能量吸收更充分，于是得到更深、更窄的焊縫。TWI 給出的典型范圍是，熱傳導(dǎo)焊常見于低于約 10^5 W/cm2，而 keyhole 焊常見于高于約 10^6–10^7 W/cm2。TRUMPF 也說明，深熔焊會(huì)形成被熔融金屬包圍的蒸汽孔洞，隨著激光沿焊縫前進(jìn)，熔融金屬繞過這個(gè)孔洞并在后方凝固。
運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)帶著激光沿焊縫走完
自動(dòng)焊接時(shí)，可以是平臺(tái)移動(dòng)工件，也可以是機(jī)器人帶著焊接頭移動(dòng)，還有一種是掃描振鏡讓光束高速偏轉(zhuǎn)。這樣設(shè)備就能按程序完成直線焊、圓周焊、點(diǎn)焊、拼縫焊，甚至復(fù)雜三維軌跡焊接。部分高速方案還可以在系統(tǒng)連續(xù)運(yùn)動(dòng)中完成焊接，減少停頓時(shí)間。
在線監(jiān)測和質(zhì)量控制
現(xiàn)在不少激光自動(dòng)焊接機(jī)不只是“按程序發(fā)光”，還會(huì)邊焊邊監(jiān)測。常見方法包括相機(jī)、熱像、光學(xué)傳感，甚至用低功率測量光束同步檢測焊深。IPG 的資料提到，部分在線測量系統(tǒng)可以直接測量關(guān)鍵焊縫幾何參數(shù)，比如焊深，而且是在焊接過程中實(shí)時(shí)完成的。
所以，激光自動(dòng)焊接機(jī)之所以能工作，靠的是三件事配合：高能量密度的激光熱源、穩(wěn)定準(zhǔn)確的運(yùn)動(dòng)控制、以及過程監(jiān)測與參數(shù)控制。
它和普通焊機(jī)最大的區(qū)別，不只是“換了個(gè)熱源”，而是把焊接這件事做成了一個(gè)可重復(fù)、可編程、可追蹤的過程。這樣做的好處通常是焊接速度更快、熱影響區(qū)更小、變形更小，而且批量一致性更容易控制。
