激光焊接過程的激光工作原理

激光焊接是采用高能量的激光束聚焦在工件表面,使待焊接的表面快速融化而焊接起來.而其中的激光的工作方式以下做簡要的敘述：

激光焊接過程中存在著兩種氣體動力學機制不同的吸收波。一種是激光維持燃燒波，其前面運動的沖擊波對激光是透明的，后面的等離子體區才是激光吸收區，以亞音速度傳播，典型速度是每秒幾十米，依靠熱傳導、熱輻射和擴散等輸運機制使其前方冷氣體加熱和電離，維持激光吸收波及其前方沖擊波的傳播，波后是等離子體區，其等離子體溫度為1～3eV。

另一種是激光維持爆發波，這里沖擊波陣面就是激光吸收區，被吸收的激光能量支持沖擊波前進，激光維持爆發波相對于波前介質超聲速運動，其速度可達每秒幾十米至上百千米，等離子體溫度為10eV至幾十電子伏。 發生激光維持燃燒波或激光維持爆發波現象，與激光功率密度范圍相對應。發生加熱和電離，形成激光維持燃燒波，這是仍有部分激光通過等離子體區入射到工件表面，工件附近等離子體的輻射有助于增強激光與材料的熱耦合，隨著等離子體逆著光束方向離去，這種耦合受到削弱，逐漸形成對材料的屏蔽。光強繼續增大，激光維持燃燒波吸收區運動加快，直至與前方沖擊波匯合，形成激光維持爆發波，構成對入射激光的完全吸收。選擇適當的環境氣體及光束聚焦透鏡，可以縮短激光維持爆發波的壽命，提高激光與材料之間的耦合效率。

 激光的基本物理特性 激光顯著的特性是：單色性好，方向性好、亮度高，相干性好。

 1)單色性 激光中單色性好的是氣體激光器產生的激光。如He-Ne激光器產生的632.8nm譜線，線寬只有10-9nm。相比而言，在普通光源中單色性好的用 來作為長度基準器的氪燈(Kr86)，其譜線寬度為4.7×10-3nm。顯然，激光的單色性比一般光要高出106~107倍以上。 

2)方向性好、亮度高 從光源發出的激光平行傳播的程度稱為方向性。由于諧振腔對光束方向的選擇作用，激光器輸出的光束發散角度很小，可以小于或等于10-3~10- 5rad?？紤]到光的波動性，即使是理想的平面波，在通過直徑為D的孔徑時 ，由于激光衍射也會產生一定的發散。對于相同的光束直徑，波長越小其方向 性越好。 

激光的方向性帶來兩個結果，即光源表面的亮度高，被照射的地方光的照度大。一個具有10mw功率的He-Ne激光器可產生比太陽高幾千倍的亮度，這樣亮的光源可在屏幕上形成面積很小但照度極大的光斑。

 3)相干性好 以適當的方法將同一光源發出的光分成兩束，再使兩束光重合便產生明暗相間的條紋，這就是光的干涉。無論是激光還是電波，或是白熾燈光和太陽光，從本質上來說，它們都是電磁波。然而，激光與白熾燈光和太陽光有較大不同，其中之一就是激光具有很好相干性。白熾燈光(或太陽光)的光波是由無數的原子或分子發射的，故產生波長各不相同的雜亂光。即使將這些光合成后也會產生不規則的振動，所以不能形成整齊有序的大振幅的光波。