特種焊接技術(shù)第二單元ppt課件

1、第二單元第二單元 激光焊激光焊2.1 激光焊概述 2.2 激光焊設(shè)備與工藝2.3 典型資料的激光焊 2.4 激光平安與防護(hù) 綜合知識(shí)模塊 2.1 激光焊概述o2.1.1激光焊原理及特點(diǎn) o2.1.2激光焊的分類 o2.1.3激光焊的運(yùn)用 2.1 激光焊概述o激光焊激光焊Laser Welding，LBW是利是利用能量密度極高的激光束作為熱源的一種高用能量密度極高的激光束作為熱源的一種高效精細(xì)焊接方法。效精細(xì)焊接方法。o與傳統(tǒng)焊接方法相比，激光焊具有能量密度與傳統(tǒng)焊接方法相比，激光焊具有能量密度高、穿透深、精度高、順應(yīng)性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。高、穿透深、精度高、順應(yīng)性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。 2.1.1激光焊原理及特點(diǎn)o

2、一、激光焊的原理一、激光焊的原理o二、激光焊的特點(diǎn)二、激光焊的特點(diǎn) 2.1.1激光焊原理及特點(diǎn)o激光是指激光活性物質(zhì)任務(wù)物質(zhì)遭到鼓勵(lì)，激光是指激光活性物質(zhì)任務(wù)物質(zhì)遭到鼓勵(lì)，產(chǎn)生輻射，經(jīng)過(guò)光放大而產(chǎn)生一種單色性好、產(chǎn)生輻射，經(jīng)過(guò)光放大而產(chǎn)生一種單色性好、方向性強(qiáng)、光亮度高的光束。經(jīng)透射或反射鏡方向性強(qiáng)、光亮度高的光束。經(jīng)透射或反射鏡聚焦后可獲得直徑小于聚焦后可獲得直徑小于0. 01 mm、功率密度、功率密度高達(dá)高達(dá)106l0l2W/cm2的能束，可用作焊接、的能束，可用作焊接、切割及資料外表處置的熱源。切割及資料外表處置的熱源。 2.1.1激光焊原理及特點(diǎn)o激光焊激光焊 本質(zhì)上是激光與非透明物質(zhì)

3、相互作用的本質(zhì)上是激光與非透明物質(zhì)相互作用的過(guò)程，微觀上是一個(gè)量子過(guò)程，宏觀上那么表過(guò)程，微觀上是一個(gè)量子過(guò)程，宏觀上那么表現(xiàn)為反射、吸收、加熱、熔化、汽化等景象?，F(xiàn)為反射、吸收、加熱、熔化、汽化等景象。o激光焊時(shí)，激光照射到被焊接件的外表，與其激光焊時(shí)，激光照射到被焊接件的外表，與其發(fā)生作用，一部分被反射，一部分進(jìn)入焊件內(nèi)發(fā)生作用，一部分被反射，一部分進(jìn)入焊件內(nèi)部。部。2.1.1激光焊原理及特點(diǎn)o激光焊的熱效應(yīng)激光焊的熱效應(yīng) 取決于焊件吸收光束能量的取決于焊件吸收光束能量的程度，常用吸收率來(lái)表征。程度，常用吸收率來(lái)表征。o金屬對(duì)激光的吸收率，主要與激光波長(zhǎng)、金屬金屬對(duì)激光的吸收率，主要與激光

4、波長(zhǎng)、金屬的性質(zhì)、溫度、外表情況以及激光功率密度等的性質(zhì)、溫度、外表情況以及激光功率密度等要素有關(guān)。要素有關(guān)。2.1.1激光焊原理及特點(diǎn)o資料的加熱資料的加熱: 吸收了光子而處于高能級(jí)的電子吸收了光子而處于高能級(jí)的電子將在與其他電子的碰撞以及與晶格的相互作將在與其他電子的碰撞以及與晶格的相互作用中進(jìn)展能量的傳送，光子的能量最終轉(zhuǎn)化用中進(jìn)展能量的傳送，光子的能量最終轉(zhuǎn)化為晶格的熱振動(dòng)能，引起資料溫度升高，改為晶格的熱振動(dòng)能，引起資料溫度升高，改動(dòng)資料外表及內(nèi)部溫度。動(dòng)資料外表及內(nèi)部溫度。2.1.1激光焊原理及特點(diǎn)o資料的熔化及汽化資料的熔化及汽化: 激光加工時(shí)，資料吸收的光能向激光加工時(shí)，資料吸

5、收的光能向熱能的轉(zhuǎn)換是在極短的時(shí)間約為熱能的轉(zhuǎn)換是在極短的時(shí)間約為10-9s內(nèi)完成內(nèi)完成的。在這個(gè)時(shí)間內(nèi)，熱能僅僅局限于資料的激光輻的。在這個(gè)時(shí)間內(nèi)，熱能僅僅局限于資料的激光輻射區(qū)，而后經(jīng)過(guò)熱傳導(dǎo)，熱量由高溫區(qū)傳向低溫區(qū)。射區(qū)，而后經(jīng)過(guò)熱傳導(dǎo)，熱量由高溫區(qū)傳向低溫區(qū)。o當(dāng)功率密度大于當(dāng)功率密度大于106 W/cm2時(shí)，被焊資料會(huì)產(chǎn)生時(shí)，被焊資料會(huì)產(chǎn)生急劇的蒸發(fā)。急劇的蒸發(fā)。2.1.1激光焊原理及特點(diǎn)o在延續(xù)激光深熔焊接時(shí)，由于蒸發(fā)，蒸氣壓力和蒸氣反作用力等能抑制熔化金屬外表張力以及液體金屬靜壓力而構(gòu)成“小孔。 “小孔類似于“黑洞，有助于對(duì)光束能量的吸收。o壁聚焦效應(yīng): 激光束射入小孔中時(shí)，由于

6、激光束聚焦后不是平行光束，與孔壁間構(gòu)成一定的入射角，激光束照射到孔壁上后，經(jīng)多次反射而到達(dá)孔底，最終被完全吸收，如下圖。2.1.1激光焊原理及特點(diǎn)o焊縫的構(gòu)成焊縫的構(gòu)成: 隨著工件和光束做相對(duì)運(yùn)動(dòng)，由于猛烈蒸隨著工件和光束做相對(duì)運(yùn)動(dòng)，由于猛烈蒸發(fā)產(chǎn)生的外表張力使發(fā)產(chǎn)生的外表張力使“小孔前沿的熔化金屬沿某一角小孔前沿的熔化金屬沿某一角度度小孔和熔融金屬流動(dòng)的表示圖小孔和熔融金屬流動(dòng)的表示圖 得到加速，在“小孔后面的近外表處構(gòu)成如下圖的熔流?！靶】缀蠓揭簯B(tài)金屬由于散熱的結(jié)果，溫度迅速降低，凝固，構(gòu)成延續(xù)的焊縫。2.1.1激光焊原理及特點(diǎn)激光焊的優(yōu)點(diǎn)：激光焊的優(yōu)點(diǎn)：聚焦后的激光束功率密度可達(dá)聚焦后的

7、激光束功率密度可達(dá)105 107Wcm2，加熱速度快，熱影響區(qū)窄，焊接，加熱速度快，熱影響區(qū)窄，焊接應(yīng)力和變形小，易于實(shí)現(xiàn)深熔焊和高速焊，應(yīng)力和變形小，易于實(shí)現(xiàn)深熔焊和高速焊，特別適于精細(xì)焊接和微細(xì)焊接。特別適于精細(xì)焊接和微細(xì)焊接。2.1.1激光焊原理及特點(diǎn)o可獲得深寬比大的焊縫，激光焊的深寬比目前已超越12:1，焊接厚件時(shí)可不開(kāi)坡口一次成型。 o適宜于常規(guī)焊接方法難以焊接的資料，如難熔金屬、熱敏感性強(qiáng)的資料以及熱物理性能差別懸殊、尺寸和體積懸殊的工件間焊接；也可用于非金屬資料的焊接，如陶瓷、有機(jī)玻璃等。 2.1.1激光焊原理及特點(diǎn)o可借助反射鏡使光束到達(dá)普通焊接方法無(wú)法施焊的部位；YAG激光

8、和半導(dǎo)體激光可經(jīng)過(guò)光導(dǎo)纖維傳輸，可達(dá)性好，適宜于微型零件和遠(yuǎn)間隔的焊接。o可穿過(guò)透明介質(zhì)對(duì)密閉容器內(nèi)的工件進(jìn)展焊接，如可焊接置于玻璃密封容器內(nèi)的鈹合金等劇毒資料。2.1.1激光焊原理及特點(diǎn)o激光束不受電磁干擾，不存在X射線防護(hù)問(wèn)題，也不需求真空維護(hù)。 2.1.1激光焊原理及特點(diǎn)激光焊的缺陷：激光焊的缺陷：激光焊難以焊接反射率較高的金屬；激光焊難以焊接反射率較高的金屬；對(duì)焊件加工、組裝、定位要求相對(duì)較高；對(duì)焊件加工、組裝、定位要求相對(duì)較高；設(shè)備一次性投資大。設(shè)備一次性投資大。 2.1.2激光焊的分類o按激光對(duì)工件的作用方式：脈沖激光焊和延續(xù)激光焊。傳熱焊：功率密度小于傳熱焊：功率密度小于105

9、W/cm2深熔焊：小孔焊，功率密度深熔焊：小孔焊，功率密度大于大于106 W/cm2a傳熱焊?jìng)鳠岷?b深熔焊深熔焊1-等離子云等離子云 2-熔化資料熔化資料 3-小孔小孔 4-熔熔深深2.1.3激光焊的運(yùn)用 運(yùn)用行業(yè) 運(yùn)用實(shí)例 航空航天 發(fā)動(dòng)機(jī)殼體、機(jī)翼隔架、膜盒等 電子儀表集成電路內(nèi)引線、顯像管電子槍、調(diào)速管、儀表游絲等機(jī)械制造精細(xì)彈簧、針式打印機(jī)零件、金屬薄壁波紋管、熱電偶、電液伺服閥等鋼鐵冶金焊接厚度0.28mm、寬度0.51.8m的硅鋼片，非合金鋼和不銹鋼2.1.3激光焊的運(yùn)用 運(yùn)用行業(yè) 運(yùn)用實(shí)例 汽車制造汽車底架、傳動(dòng)安裝、齒輪、點(diǎn)火器中軸與撥板組合件等 醫(yī)療器械心臟起搏器以及心臟起

10、搏器所用的鋰碘電池等 食品加工食品罐用激光焊替代傳統(tǒng)的錫焊或接觸高頻焊，具有無(wú)毒、焊接速度快、節(jié)省資料以及接頭美觀、性能優(yōu)良等特點(diǎn)等 其他領(lǐng)域燃?xì)廨喥?、換熱器、干電池鋅筒外殼、核反響堆零件等 2.2 激光焊設(shè)備與焊接工藝o2.2.1激光焊設(shè)備o2.2.2激光焊工藝2.2.1激光焊設(shè)備 o激光焊設(shè)備主要由激激光焊設(shè)備主要由激光器、光學(xué)系統(tǒng)、光光器、光學(xué)系統(tǒng)、光速檢測(cè)器、焊槍、任速檢測(cè)器、焊槍、任務(wù)臺(tái)、電源及控制系務(wù)臺(tái)、電源及控制系統(tǒng)、氣源、水源、操統(tǒng)、氣源、水源、操作盤、數(shù)控安裝等組作盤、數(shù)控安裝等組成成 。2.2.1激光焊設(shè)備o激光器激光器o激光器中任務(wù)激光器中任務(wù)物質(zhì)的形狀分物質(zhì)的形狀分有固

11、體、流體有固體、流體和氣體激光器。和氣體激光器。2.2.1激光焊設(shè)備氣體激光器：焊接和切割所用氣體激光器大多是氣體激光器：焊接和切割所用氣體激光器大多是CO2激光器，激光器，其任務(wù)氣體主要成分是其任務(wù)氣體主要成分是CO2、N2和和He氣體。氣體。 CO2激光器的特點(diǎn)：激光器的特點(diǎn)：輸出功率范圍大。輸出功率范圍大。 能量轉(zhuǎn)換功率大大高于固體激光器。能量轉(zhuǎn)換功率大大高于固體激光器。 CO2激光波長(zhǎng)為激光波長(zhǎng)為10.6um，屬于紅外光，它可在空氣中傳播很，屬于紅外光，它可在空氣中傳播很遠(yuǎn)而衰減很小。遠(yuǎn)而衰減很小。 2.2.1激光焊設(shè)備CO2激光器的分類：根據(jù)構(gòu)造方式可將熱加工運(yùn)用的CO2激光器分為以

12、下四種：密閉式、橫流式、軸流式和板條式。2.2.1激光焊設(shè)備密閉式密閉式CO2激光器：其主體構(gòu)造由玻璃控制成，放激光器：其主體構(gòu)造由玻璃控制成，放電管中充以電管中充以CO2、N2和和He的混合氣體，在電的混合氣體，在電極間加上直流高壓電，經(jīng)過(guò)混合氣體輝光放電，極間加上直流高壓電，經(jīng)過(guò)混合氣體輝光放電，鼓勵(lì)鼓勵(lì)CO2 分子產(chǎn)生激光，分子產(chǎn)生激光， 從窗口輸出。從窗口輸出。2.2.1激光焊設(shè)備o橫流式橫流式CO2激光器：其混合氣體經(jīng)過(guò)放電區(qū)流動(dòng)，激光器：其混合氣體經(jīng)過(guò)放電區(qū)流動(dòng)，氣體直接與換熱器進(jìn)展熱交換，因此冷卻效果好，氣體直接與換熱器進(jìn)展熱交換，因此冷卻效果好，允許輸入大的電功率，允許輸入大的

13、電功率，o 每米放電管的輸出功率每米放電管的輸出功率o 可達(dá)可達(dá)23kW。 o 2.2.1激光焊設(shè)備o快速軸流式快速軸流式CO2激光器激光器 ：其主要特點(diǎn)是氣體的流：其主要特點(diǎn)是氣體的流動(dòng)方向和放電方向與激光束同軸。氣體在放電管中動(dòng)方向和放電方向與激光束同軸。氣體在放電管中以接近聲速的速度流動(dòng)，速度約為以接近聲速的速度流動(dòng)，速度約為150m/s，每，每米放電管長(zhǎng)度上可輸米放電管長(zhǎng)度上可輸o 出出5002000Wo 的激光功率。的激光功率。 2.2.1激光焊設(shè)備o板條式板條式CO2激光器激光器 ：其主要特點(diǎn)是光束質(zhì)量好，：其主要特點(diǎn)是光束質(zhì)量好，耗費(fèi)氣體少，運(yùn)轉(zhuǎn)可靠，免維護(hù)，運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用低，目耗費(fèi)氣

14、體少，運(yùn)轉(zhuǎn)可靠，免維護(hù)，運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用低，目前板條式前板條式CO2激光器的輸出功率已達(dá)激光器的輸出功率已達(dá)3.5 kW。 o光束傳輸及聚焦系統(tǒng)：光束傳輸及聚焦系統(tǒng)光束傳輸及聚焦系統(tǒng)：光束傳輸及聚焦系統(tǒng)又稱為外部光學(xué)系統(tǒng)，用于把激光束傳輸并又稱為外部光學(xué)系統(tǒng)，用于把激光束傳輸并聚焦到工件上。聚焦到工件上。 2.2.1激光焊設(shè)備2.2.1激光焊設(shè)備o光束檢測(cè)器：主要用于檢測(cè)激光器的輸出功率或輸出能量，并光束檢測(cè)器：主要用于檢測(cè)激光器的輸出功率或輸出能量，并經(jīng)過(guò)控制系統(tǒng)對(duì)功率或能量進(jìn)展控制。經(jīng)過(guò)控制系統(tǒng)對(duì)功率或能量進(jìn)展控制。 o氣源和電源：目前的氣源和電源：目前的CO2激光器采用激光器采用CO2、N2、H

15、e或或Ar混合氣體作為任務(wù)介質(zhì)，其體積配比為混合氣體作為任務(wù)介質(zhì)，其體積配比為7:33: 60。He、N2均為輔助氣體，混合后的氣體可提高輸出功率均為輔助氣體，混合后的氣體可提高輸出功率510倍。但倍。但He氣價(jià)錢昂貴，選用時(shí)應(yīng)思索其本錢。為了保證激光器穩(wěn)定氣價(jià)錢昂貴，選用時(shí)應(yīng)思索其本錢。為了保證激光器穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)，普通采用快呼應(yīng)、恒穩(wěn)性高的電子控制電源。運(yùn)轉(zhuǎn)，普通采用快呼應(yīng)、恒穩(wěn)性高的電子控制電源。 2.2.1激光焊設(shè)備o任務(wù)臺(tái)和控制系統(tǒng)：伺服電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的任務(wù)任務(wù)臺(tái)和控制系統(tǒng)：伺服電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的任務(wù)臺(tái)可供安放工件實(shí)現(xiàn)激光焊接或切割。激光臺(tái)可供安放工件實(shí)現(xiàn)激光焊接或切割。激光焊的控制系統(tǒng)多采用數(shù)控系

16、統(tǒng)。焊的控制系統(tǒng)多采用數(shù)控系統(tǒng)。2.2.1激光焊設(shè)備激光焊設(shè)備的選用：激光焊設(shè)備的選用：微型件、精細(xì)件的焊接可選用小功率焊機(jī)；微型件、精細(xì)件的焊接可選用小功率焊機(jī)；點(diǎn)焊可選用脈沖激光焊機(jī)，直徑點(diǎn)焊可選用脈沖激光焊機(jī)，直徑0.5mm以下金屬絲與以下金屬絲與絲、絲與板或薄膜之間的點(diǎn)焊，特別是微米級(jí)細(xì)絲、絲與板或薄膜之間的點(diǎn)焊，特別是微米級(jí)細(xì)絲、箔膜的點(diǎn)焊等那么應(yīng)選擇小功率脈沖激光焊機(jī)。絲、箔膜的點(diǎn)焊等那么應(yīng)選擇小功率脈沖激光焊機(jī)。 延續(xù)激光焊機(jī)特別是高功率延續(xù)激光焊機(jī)大多是延續(xù)激光焊機(jī)特別是高功率延續(xù)激光焊機(jī)大多是CO2激激光焊機(jī)，主要用于構(gòu)成延續(xù)焊縫以及厚板的深熔焊。光焊機(jī)，主要用于構(gòu)成延續(xù)焊縫

17、以及厚板的深熔焊。 2.2.2激光焊工藝一、激光焊的能源特性一、激光焊的能源特性 功率密度功率密度 吸收率吸收率離焦量離焦量一、激光焊的能源特性一、激光焊的能源特性 o功率密度：激光能作用于固態(tài)金屬外表時(shí)，按功率密度不同可功率密度：激光能作用于固態(tài)金屬外表時(shí)，按功率密度不同可產(chǎn)生三種不同加熱形狀。產(chǎn)生三種不同加熱形狀。o功率密度較低時(shí)僅對(duì)外表產(chǎn)生無(wú)熔化的加熱，這種形狀用于外功率密度較低時(shí)僅對(duì)外表產(chǎn)生無(wú)熔化的加熱，這種形狀用于外表熱處置或釬焊；表熱處置或釬焊；o功率密度提高時(shí)，可產(chǎn)生熱傳導(dǎo)型熔化加熱，用于薄板高速焊功率密度提高時(shí)，可產(chǎn)生熱傳導(dǎo)型熔化加熱，用于薄板高速焊及精細(xì)點(diǎn)焊；及精細(xì)點(diǎn)焊；o功

18、率密度進(jìn)一步提高時(shí)，那么產(chǎn)生熔孔型熔化，用于深熔焊。功率密度進(jìn)一步提高時(shí)，那么產(chǎn)生熔孔型熔化，用于深熔焊。 o 只須調(diào)理激光的功率密度，即能實(shí)現(xiàn)不同加工工藝的要求。只須調(diào)理激光的功率密度，即能實(shí)現(xiàn)不同加工工藝的要求。 o調(diào)整功率密度的主要方法有：調(diào)整功率密度的主要方法有：o調(diào)理輸入激光器的能量；調(diào)理輸入激光器的能量；o調(diào)理光斑尺寸，即激光束與金屬固體外表交叉面調(diào)理光斑尺寸，即激光束與金屬固體外表交叉面積的大??；積的大?。籵改動(dòng)光模方式，即改動(dòng)光斑中能量的分布；改動(dòng)光模方式，即改動(dòng)光斑中能量的分布；o改動(dòng)脈沖寬度及前沿的梯度等。改動(dòng)脈沖寬度及前沿的梯度等。 一、激光焊的能源特性一、激光焊的能源特

19、性 o吸收率：激光焊接的熱效應(yīng)取決于工件吸收吸收率：激光焊接的熱效應(yīng)取決于工件吸收光束能量的程度，常用吸收率來(lái)表征。光束能量的程度，常用吸收率來(lái)表征。 o金屬的吸收率又與溫度親密相關(guān)。光亮的金金屬的吸收率又與溫度親密相關(guān)。光亮的金屬外表對(duì)激光有很強(qiáng)的反射作用屬外表對(duì)激光有很強(qiáng)的反射作用 。一、激光焊的能源特性一、激光焊的能源特性 o離焦量離焦量 是工件外表離激光焦點(diǎn)的間隔。是工件外表離激光焦點(diǎn)的間隔。o工件外表在焦點(diǎn)以內(nèi)時(shí)為負(fù)離焦，與焦點(diǎn)的工件外表在焦點(diǎn)以內(nèi)時(shí)為負(fù)離焦，與焦點(diǎn)的間隔為負(fù)離焦量。反之為正離焦。間隔為負(fù)離焦量。反之為正離焦。o離焦量不僅影響工件外表激光光斑的大小，離焦量不僅影響工件

20、外表激光光斑的大小，而且影響光束的入射方向，因此對(duì)熔深和焊而且影響光束的入射方向，因此對(duì)熔深和焊縫外形有較大的影響?？p外形有較大的影響。 一、激光焊的能源特性一、激光焊的能源特性 二、脈沖激光焊工藝二、脈沖激光焊工藝 o脈沖激光焊時(shí)，每個(gè)激光脈沖在金屬上構(gòu)成一個(gè)焊點(diǎn)。o焊件是由點(diǎn)焊或由點(diǎn)焊搭接成的縫焊方式實(shí)現(xiàn)銜接。o加熱斑點(diǎn)很小，因此主要用于微型、精細(xì)元件和一些微電子元件的焊接。 1接頭方式接頭方式 o脈沖激光焊加熱斑點(diǎn)微小約微米數(shù)量級(jí)，因此用于薄片厚度小于0.1mm、薄膜幾微米至幾十微米和金屬絲直徑可小至0.02mm的焊接。o使焊點(diǎn)重合，還可以進(jìn)展一些零件的封裝焊。 脈沖激光焊的接頭方式 2

21、脈沖激光焊工藝參數(shù)脈沖激光焊工藝參數(shù) 1脈沖能量和脈沖寬度 脈沖激光焊時(shí)，脈沖能量主要影響金屬的熔化量，脈沖寬度那么影響熔深。 2功率密度Pd 激光焊接時(shí)焊點(diǎn)的直徑和熔深由熱傳導(dǎo)所決議 三、延續(xù)三、延續(xù)CO2激光焊工藝激光焊工藝 o1.接頭方式及裝配要求接頭方式及裝配要求 o裝配的精度要求很高。在實(shí)踐運(yùn)用中，裝配的精度要求很高。在實(shí)踐運(yùn)用中，CO2激光焊最常采用的接頭方式是對(duì)接和激光焊最常采用的接頭方式是對(duì)接和搭接。搭接。 o2焊接速度 o焊接速度影響焊縫的熔深和熔寬。 焊接速度m/min0.50.60.750.91.251.52.02延續(xù)激光焊的工藝參數(shù)延續(xù)激光焊的工藝參數(shù) 2延續(xù)激光焊的工

22、藝參數(shù)延續(xù)激光焊的工藝參數(shù) o1 激光功率o激光功率是指激光器的輸出功率，沒(méi)有思索導(dǎo)光和聚焦系統(tǒng)所引起的損失。延續(xù)任務(wù)的低功率激光器可在薄板上以低速產(chǎn)生有限傳熱焊縫。 o激光功率主要影響熔深。 o3光斑直徑 o在入射功率一定的情況下，光斑尺寸決議了功率密度的大小。 o減小光斑直徑比添加激光功率的效果更明顯。 2延續(xù)激光焊的工藝參數(shù)延續(xù)激光焊的工藝參數(shù) 4離焦量 離焦量是工件外表至激光焦點(diǎn)的間隔，以F 表示。 2延續(xù)激光焊的工藝參數(shù)延續(xù)激光焊的工藝參數(shù) 5維護(hù)氣體 o深熔焊時(shí)，維護(hù)氣體有兩個(gè)作用：o一是維護(hù)焊縫金屬免受有害氣體的侵襲，防止氧化污染；o二是抑制等離o 子體的負(fù)面效應(yīng)。 四、激光復(fù)合

23、焊四、激光復(fù)合焊 o激光復(fù)合焊接技術(shù)是指將激光與其他焊接方法組合起來(lái)的集約式焊接技術(shù)，其優(yōu)點(diǎn)是能充分發(fā)揚(yáng)每種焊接方法的優(yōu)點(diǎn)并抑制某些缺乏，從而構(gòu)成一種高效的熱源。 1激光電弧焊激光電弧焊 o激光焊接復(fù)合技術(shù)中運(yùn)用較多的是激光-電弧復(fù)合焊接技術(shù)也稱為電弧輔助激光焊接技術(shù)，主要目的是有效地利用電弧能量，在較小的激光功率條件下獲得較大的熔深，同時(shí)提高激光焊接對(duì)接頭間隙的順應(yīng)性，降低激光焊的裝配精度，實(shí)現(xiàn)高效率、高質(zhì)量的焊接過(guò)程。 激光激光TIG復(fù)合焊接表示圖復(fù)合焊接表示圖激光激光MIG復(fù)合焊接表示圖復(fù)合焊接表示圖o1有效利用激光能量o母材處于固態(tài)時(shí)對(duì)激光的吸收率很低，而熔化后對(duì)激光的吸收率可高達(dá)50

24、%以上。采用復(fù)合焊接方法時(shí)，TIG或MIG電弧先將母材熔化，緊接著用激光照射，從而提高母材對(duì)激光的吸收率。 o2添加熔深o在電弧的作用下，母材熔化構(gòu)成熔池，而激光那么作用在已構(gòu)成的熔池底部，加之液態(tài)金屬對(duì)激光束的吸收率高，因此復(fù)合焊接較單純激光焊接的熔深大。 o3穩(wěn)定電弧o單獨(dú)采用電弧焊時(shí)，焊接電弧有時(shí)不穩(wěn)定，特別是在小電流情況下，當(dāng)焊接速度提高到一定值時(shí)會(huì)引起電弧飄移，使焊接過(guò)程無(wú)法進(jìn)展；而采用激光一電弧復(fù)合焊時(shí)，激光產(chǎn)生的等離子體有助于穩(wěn)定電弧。 2激光高頻焊激光高頻焊 o該方法是在高頻焊管的同時(shí)，采用激光對(duì)熔焊處進(jìn)展加熱，使待焊件在整個(gè)焊縫厚度上的加熱更均勻，有利于進(jìn)一步提高焊管的質(zhì)量和

25、消費(fèi)率。 3激光壓焊激光壓焊 o該方法是將聚焦的激光束照射到被銜接焊件的接合面上，利用資料外表對(duì)垂直偏振光的高反射將激光導(dǎo)向焊接區(qū)，由于接頭特定的幾何外形，激光能量在焊接區(qū)被完全吸收，使焊件表層的金屬加熱或熔化，然后在壓力的作用下實(shí)現(xiàn)資料的銜接。這樣構(gòu)成的焊接件不僅焊縫強(qiáng)度高，焊接速度也得到大幅度提高。o近年來(lái)，經(jīng)過(guò)激光一電弧相互復(fù)合而誕生的復(fù)合焊接技術(shù)獲得了長(zhǎng)足的開(kāi)展，在航空、軍工等部分復(fù)雜構(gòu)件上的運(yùn)用日益遭到注重。目前，激光與不同電弧的復(fù)合焊接技術(shù)已成為激光焊接領(lǐng)域開(kāi)展的熱點(diǎn)之一。 2.3 典型資料的激光焊o任何傳統(tǒng)焊接方法可以焊接的資料也都能采用激光焊，而且在多數(shù)情況下，激光焊接的質(zhì)量更

26、好、效率更高。o許多黑色和有色金屬的異種資料焊接可采用激光焊實(shí)現(xiàn)。 2.3 典型資料的激光焊o2.3.1鋼的激光焊o2.3.2有色金屬的激光焊o2.3.3異種資料的激光焊2.3.1鋼的激光焊o一、碳素鋼和低合金鋼的焊接一、碳素鋼和低合金鋼的焊接 o二、不銹鋼的焊接二、不銹鋼的焊接 o三、硅鋼的焊接三、硅鋼的焊接 一、碳素鋼和低合金鋼的焊接一、碳素鋼和低合金鋼的焊接o1碳當(dāng)量較低的鋼激光焊接性較好o1激光焊焊縫組織細(xì)小、熱影響區(qū)窄。 o2從接頭的硬度和顯微組織的分布來(lái)看，激光焊有較高的硬度和較陡的硬度梯度，這闡明能夠有較大的應(yīng)力集中出現(xiàn)。 o3激光焊熱影響區(qū)的組織主要為低碳馬氏體，由于焊接速度高

27、、熱輸入小所呵斥的。 o4低合金鋼激光焊時(shí)，焊縫中的有害雜質(zhì)元素大大減少，產(chǎn)生了凈化效應(yīng)，提高了接頭的韌性。 o2碳當(dāng)量超越0.3%時(shí)，焊接的難度就會(huì)添加，冷裂敏感性增大，資料在疲勞和低溫條件下的脆斷傾向也隨之添加。 o1預(yù)熱或后熱；o2采用雙光束焊接，一束聚焦，另一束散焦；o3在保證熔深的條件下，盡量采用較低的功率和焊接速度。 o3當(dāng)高碳資料和低碳資料焊接時(shí)，采用偏置焊縫情勢(shì)有利于限制馬氏體的轉(zhuǎn)變，減少裂紋的產(chǎn)生。o4鎮(zhèn)靜鋼和半鎮(zhèn)靜鋼的激光焊接性能較好，由于資料在澆注前參與了硅、鋁等脫氧劑，使鋼中的含氧量降到很低程度。 o5硫、磷含量超越0.04%的鋼激光焊接時(shí)易產(chǎn)生熱裂紋。 o6對(duì)于搭接構(gòu)

28、造的鍍鋅鋼，普通很難采用激光焊接。 二、不銹鋼的焊接二、不銹鋼的焊接o不銹鋼的激光焊接性能較好。o奧氏體不銹鋼的導(dǎo)熱系數(shù)只需碳鋼的1/3，吸收率比碳鋼略高。因此，奧氏體不銹鋼能獲得比普通碳鋼略微深一點(diǎn)的熔深約深5%10%左右。 oCr-Ni系不銹鋼激光焊時(shí)，資料具有很高的能量吸收率和熔化效率。 o激光焊焊接鐵素體不銹鋼時(shí)，焊縫塑性和韌性比采用其他焊接方法時(shí)要高。 o不銹鋼的激光焊，可用于核電站中不銹鋼管、核燃料包等的焊接，也可用于化工等其他工業(yè)部門。 三、硅鋼的焊接三、硅鋼的焊接 o硅鋼片是一種運(yùn)用廣泛的電磁資料。硅鋼的主要特點(diǎn)是含硅量高，焊接的主要問(wèn)題是脆化。其產(chǎn)生緣由是硅鋼屬于鐵素體鋼，用

29、常規(guī)TIG焊時(shí)焊縫會(huì)生成粗大的鐵素體柱狀晶，而且熱影響區(qū)晶粒長(zhǎng)大也非常嚴(yán)重。焊縫和熱影響區(qū)的粗晶脆化經(jīng)常呵斥焊接接頭在后序加工中斷裂。 o用CO2激光焊焊接硅鋼薄板中焊接性最差的Q112B高硅取向變壓器鋼板厚0.35mm，能獲得稱心的結(jié)果。與TIG焊比較，激光焊接頭的反復(fù)彎曲次數(shù)遠(yuǎn)大于TIG焊的次數(shù)。激光焊焊接接頭的延性、韌性好的主要緣由是由于焊接速度快、線能量小，因此焊縫和熱影響區(qū)的晶粒比鎢極氬弧焊細(xì)得多，從而防止了粗晶脆化的產(chǎn)生，且焊后不經(jīng)過(guò)熱處置即可滿足消費(fèi)上對(duì)其接頭韌性的要求。 2.3.2有色金屬的激光焊 o一、鋁合金的激光焊一、鋁合金的激光焊 o二、鈦合金的激光焊二、鈦合金的激光焊

30、o三、高溫合金的激光焊三、高溫合金的激光焊 一、鋁合金的激光焊一、鋁合金的激光焊 o鋁合金激光焊常采用深熔焊方式，焊接時(shí)的主要困難是它對(duì)激光束的高反射率和本身的高導(dǎo)熱性。 o鋁及鋁合金激光焊時(shí)，隨溫度的升高，氫在鋁中的溶解度急劇升高，焊縫中多存在氣孔，深熔焊時(shí)根部能夠出現(xiàn)空洞，焊道成形較差。 o采用激光焊接鋁及鋁合金時(shí)，除了能量密度的問(wèn)題，還有三個(gè)很重要的問(wèn)題需求處理：氣孔、熱裂紋和嚴(yán)重的焊縫不規(guī)那么性。 o鋁合金對(duì)激光的劇烈反射作用，使焊接非常困難，必需采用高功率的激光器才干進(jìn)展焊接。 二、鈦合金的激光焊二、鈦合金的激光焊o鈦合金具有高的比強(qiáng)度，良好的塑性及韌性，較高的抗腐蝕性，是一種優(yōu)良的

31、構(gòu)造資料。鈦元素化學(xué)性質(zhì)活潑，對(duì)氧化很敏感，對(duì)由氧氣、氫氣、氮?dú)夂吞荚铀鸬拈g隙脆化也很敏感，所以要特別留意接頭的清潔和氣體維護(hù)問(wèn)題。 o在進(jìn)展鈦合金激光焊時(shí)，接頭正反面都必需施加惰性氣體維護(hù)，氣體維護(hù)范圍須擴(kuò)展到溫度在400500的區(qū)域。 三、高溫合金的激光焊三、高溫合金的激光焊 o激光焊可以焊接各類高溫合金，包括電弧焊難以焊接的A1、Ti含量高的時(shí)效處置合金，而且都可獲得性能良好的接頭。 o用于高溫合金焊接的激光發(fā)生器普通為脈沖激光器或延續(xù)CO2激光器，功率為150kW。 o激光焊用的維護(hù)氣體，引薦采用氦氣或氦氣與少量氫的混合氣體。 2.3.3異種資料的激光焊o銅-鎳、鎳-鈦、鈦-鋁、低碳鋼-銅等異種金屬在一定條件下均可進(jìn)展激光焊接。激光還可以焊接陶瓷、玻璃、復(fù)合資料