焊接机器人激光焊原理

焊接机器人所使用的激光技术，是一项基于受激辐射实现光放大原理的先进技术。它产生的是一种单色、方向性强的激光束，在聚焦后，直径可小于0.01毫米，同时功率密度高达10W/㎡。这样的激光束，作为焊接、切割以及材料表面熔覆的热源，具有极高的精准度和效率。

激光焊接是焊接机器人中的一种重要工艺，它利用激光（可见光或紫外线）作为热源，实现对工件的熔化并连接。激光之所以能发挥如此强大的作用，不仅因为其本身具有极高的能量，更因为它的能量能够被高度聚焦到一点，使能量密度极大增加，从而达到焊接的效果。

在激光焊接过程中，激光束照射到被焊材料的表面，与其发生作用。一部分激光被反射，一部分则被吸收，深入材料内部。对于不透明材料，透射光被完全吸收。以金属为例，其线性吸收系数高达107~108/m，激光在金属表面0.01~0.1米的厚度内被迅速吸收，转化为热能，使金属表面温度升高，并传导至金属内部。

激光光束中的光子轰击金属表面，形成蒸气，蒸发的金属可有效防止剩余能量被反射。若被焊金属具有良好的导热性能，则熔深会更大。激光在材料表面的反射、透射和吸收，实质上是光波的电磁场与材料间的相互作用。

激光作为一种特殊的光源，除了具有电磁波的特性外，还表现出高方向性、高亮度（光子强度）、高单色性以及高相干性等独特性质。在激光焊接过程中，材料吸收的光能迅速转化为热能，这一转化过程在极短的时间内（约为10秒）完成。在这段时间内，热能仅局限于材料的激光辐射区，然后通过热传导，热量从高温区传递到低温区。

金属对激光的吸收受到多种因素影响，包括激光的波长、材料的性质、温度、表面状况以及激光功率密度等。随着金属温度的上升和电阻率的增大，其对激光的吸收率也会相应增加。

在焊接领域，主要采用的激光器有YAG固体激光器（简称YAG）和二氧化碳气体激光器。这些激光器为焊接机器人提供了稳定、高效的焊接热源，使得焊接过程更加精确、可靠。