通过衍射全息光学进行激光焊接熔池管理

• 作者: 周保仓(编译)
• 来源期刊: 不锈
• 学科: 物理学
• 关键词: 激光 焊接 衍射全息光学 显微组织
• 年，卷（期）: 2020,（2）
• 页码范围: 44-52
• 页数: 9页
• 分类号: O43

摘要

激光热导焊接技术利用大功率激光诱导光和控制的热传导来形成熔池。一般来说,现有的焊接技术能提供部件焊接所需的充足能量,但对熔池却无法进行真正的控制。这就不可避免地导致临近区域甚至熔池本身的过热,造成诸如“焊穿”等缺陷。本文论述了一种程序,可使熔池按设计的形状形成,而且规定的光束辐射照度分布与其相匹配。光束不是由传统的透镜而是由衍射全息光学元件(DHOE)形成。衍射全息光学元件(DHOE)使用全息术,通过相长干扰和相消干扰形成一个非常复杂的三维能量分布。该技术可为激光热导焊接提供新颖的光束辐射照度分布,使熔池的横断面形状按设计形成。现已表明,正如低碳钢和不锈钢焊接示范那样,全息热导激光焊接技术是成功的,这是焊接领域的一大进步。母材溶化区受照射激光束分布的影响非常大,由于这种原因,许多焊缝呈现非常新颖的焊缝形状。通过使用规定的光束辐射照度分布,可控制工件接收的热流量,而且由于表面张力效应,可更好地控制物质迁移。许多焊缝具有与所用光束分布密切相关的独特的凝固模式。衍射全息光学元件(DHOE)还有许多其它优点,如增大了可用景深度,设置公差不是很严格。我们利用光学显微镜,电子显微镜,电子背散射衍射和X光能谱分析仪对焊缝试样进行了综合金相检查。这些技术可对晶粒大小,晶形,晶体取向和晶相进行深度分析。通过将衍射全息光学元件(DHOE)整合到激光焊接工艺中,不仅可控制熔池形状,而且还可明显地影响晶体生长。通过使用衍射全息光学元件(DHOE)形成的光束分布,可降低传统激光焊接的许多不良属性,使熔池的显微组织更加接近母材的显微组织。