一、背景

       激光焊接是利用高能量密度的激光束作為熱源的一種高效精密焊接方法。激光焊接是激光材料加工技術(shù)應(yīng)用的重要方面之一。20世紀(jì)70年代主要用于焊接薄壁材料和低速焊接，焊接過程屬熱傳導(dǎo)型，即激光輻射加熱工件表面，表面熱量通過熱傳導(dǎo)向內(nèi)部擴(kuò)散，通過控制激光脈沖的寬度、能量、峰值功率和重復(fù)頻率等參數(shù)，使工件熔化，形成特定的熔池。由于其獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)，已成功應(yīng)用于微、小型零件的精密焊接中。

二、應(yīng)用概述 

       紅外激光是指波長范圍在800nm至1mm的激光。紅外激光的發(fā)光原理是通過某些物質(zhì)受光激發(fā)而發(fā)光。這些物質(zhì)叫做激光介質(zhì)，激光介質(zhì)受光激發(fā)后，能夠產(chǎn)生一種與激發(fā)光同相的輻射。當(dāng)這種輻射疊加在一起時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生相位相同、方向一致、振幅協(xié)同作用的激光束。

       在紅外激光焊接中，焊接部件一般被放置在一個(gè)黑色的吸熱器上，以便在工作過程中可以吸收光線，這樣就可以實(shí)現(xiàn)高效的焊接。在焊接中，紅外激光束照射在焊接部分上時(shí)，照射部分吸收激光束后迅速加熱，形成焊接池，并逐步融化焊接材料。

圖1：激光焊接

       一家致力于研究焊接過程監(jiān)測(cè)及智能控制的高校研究所使用海洋光學(xué)近紅外光譜儀對(duì)近紅外波段激光焊接過程中的光譜特征進(jìn)行相關(guān)探索。實(shí)驗(yàn)對(duì)銅板，鋁板，不銹鋼板以及復(fù)合材料金屬板進(jìn)行了激光焊接熔池在線實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，實(shí)驗(yàn)裝置如圖4所示。

       實(shí)驗(yàn)過程中，通過控制激光器的功率和光斑形狀以及平臺(tái)移動(dòng)速率對(duì)不同的金屬焊接材料的熔池光譜進(jìn)行了測(cè)試和分析，最終發(fā)現(xiàn)使用相同形狀和功率的激光器，同時(shí)焊接速率也相同，結(jié)果不同金屬材料熔池光譜卻有極大的差異性，如圖2，圖3所示。

圖2：激光焊接熔池光譜

圖3：激光焊接熔池光譜

圖4：激光焊接熔池在線監(jiān)測(cè)實(shí)驗(yàn)裝置

三、實(shí)驗(yàn)裝置

       典型配置如下：

四、結(jié)語

       光譜分析可以提供焊接在線監(jiān)測(cè)中很多的有益信息，最有價(jià)值的一點(diǎn)是其元素信息，焊縫質(zhì)量同元素成分和含量密切相關(guān)?？梢灶A(yù)見，對(duì)金屬蒸汽中的元素含量的深度分析可以幫助進(jìn)行對(duì)不同焊接缺陷的產(chǎn)生進(jìn)行分析。