[发明专利]一种抑制金属蒸汽与光致等离子体产生的方法

说明书

本发明提供了一种抑制金属蒸汽与光致等离子体产生的方法，涉及激光焊接技术领域，该方法包括以下步骤：S1，前处理：对待焊工件表面进行去污除尘处理；S2，制备待焊试样：在待焊工件表面喷涂活性剂溶液并静置至溶剂挥发，获得待焊试样；其中，活性剂溶液为活性剂粉末溶于溶剂中形成，活性剂为极性金属氧化物、卤化物或稀土氧化物，溶剂为易挥发液体；S3，焊接：对待焊试样进行激光焊接。本发明通过在待焊工件表面喷涂活性剂溶液，即可从根源上抑制激光焊接过程中金属蒸汽和光致等离子体的产生问题。

技术领域

本发明涉及激光焊接技术领域，具体而言，涉及一种抑制金属蒸汽与光致等离子体产生的方法。

背景技术

如图1所示，在高功率密度激光束辐照下，激光能量作用速率远大于材料热传导、对流及热辐射的速率，使得金属材料表面局部剧烈蒸发汽化，形成金属蒸汽。而后，金属蒸汽进一步在高能密度激光作用下发生电离形成光致等离子体。金属蒸汽和光致等离子体对入射激光的传播产生散射、反射和离焦等具有衰减作用，从而影响材料对激光能量的吸收。同时，金属蒸汽和光致等离子体的剧烈喷发，影响激光焊接过程小孔和熔池的稳定性，易导致飞溅、气孔等焊接缺陷的产生，进而影响焊接质量。

目前，用于抑制激光焊接过程中金属蒸汽和光致等离子体的方法，主要有以下两种：

(1)通过保护气体对金属蒸汽和光致等离子体进行吹散。采用这种保护气体侧吹方式，虽然可以吹散部分光致等离子体，但需要设计并制作一套结构复杂的送气装置，对气嘴的结构形状及尺寸大小、放置位置、偏移角度、保护气体类型、气流量大小等都有严格的要求，否则会影响消除光致等离子体的效果。

(2)采用负压侧吸方式对金属蒸汽和光致等离子体进行吸除，但这种侧吸方式也需要一套侧吸负压装置，装于激光焊接枪头的封闭腔内产生低于大气常压的局部负压，使得焊接熔池周围形成负压环境。该负压腔装置包括套筒、用于向负压腔内充入惰性保护气体的气罩、气管及透镜，套筒的至少一端设有中控的气罩，透镜直接设置在套筒的上方，套筒的侧壁上设置气管，气管的另一端连接真空泵，其结构非常复杂。此外，负压环境对焊接过程激光能量、熔池与小孔稳定性均会产生一定影响，进而影响焊接质量。

虽然，上述的两种现有的方法均在一定程度上可以消除一部分已产生的大量光致等离子体，但是还是无法从根源上抑制光致等离子体的产生。同时，光致等离子体在焊接过程中是伴随着金属蒸汽产生而产生并一同喷发的，金属蒸汽的剧烈喷射会带出熔融金属，导致大量飞溅物产生。而金属蒸汽的喷射力度、高度、体积等与光致等离子体存在一定的差异，但现有的方法均未对金属蒸汽的消除进行介绍。

此外，现有的方法均是对已产生并剧烈喷发出来的金属蒸汽和光致等离子体进行消除，而金属蒸汽和光致等离子体的产生与剧烈喷发过程就已导致了小孔和熔池的大幅度波动，显著影响了焊接过程的稳定性。因此，要提高焊接质量，需从根源上抑制或削弱金属蒸汽和光致等离子体的产生及喷射，而现有的方法都无法实现。

发明内容

本发明提供了一种抑制金属蒸汽与光致等离子体产生的方法，旨在改善现有的焊接方法需要额外配套装置消除部分已大量产生的金属蒸汽和光致等离子体的问题。

本发明是这样实现的：

本发明提供了一种抑制金属蒸汽与光致等离子体产生的方法，包括以下步骤：

S1，前处理：对待焊工件表面进行去污除尘处理；

S2，制备待焊试样：在所述待焊工件表面喷涂活性剂溶液并静置至溶剂挥发，获得待焊试样；其中，所述活性剂溶液为活性剂粉末溶于所述溶剂中形成，所述活性剂为极性金属氧化物、卤化物或稀土氧化物，所述溶剂为易挥发液体；

S3，焊接：对所述待焊试样进行激光焊接。

进一步地，在步骤S1中，对待焊工件表面进行去污除尘处理的步骤包括：用丙酮对所述待焊工件进行表面擦拭以清除油浸粉尘。