焊接方法與設(shè)備

1、n電渣焊n螺栓焊n電子束焊n激光焊接n摩擦焊接n高頻焊接螺栓板接觸面電弧熔化區(qū)力力一、激光焊接原理一、激光焊接原理 熱導(dǎo)焊接 深熔焊接 熱導(dǎo)焊焊縫 深熔焊焊縫 激光焊接原理及應(yīng)用激光焊接原理及應(yīng)用二、激光深熔焊的幾何特征、熔池流動(dòng)、小孔對(duì)光吸收二、激光深熔焊的幾何特征、熔池流動(dòng)、小孔對(duì)光吸收 激光深熔焊幾何特征1 激光束 2 焊接熔池 3 小孔 4 焊縫寬度 5 熔池深度激光深熔焊腔內(nèi)液體金屬的流動(dòng)1 激光束 2 小孔后部流動(dòng)區(qū) 3 小孔內(nèi)流動(dòng)區(qū) 小孔內(nèi)激光的吸收過(guò)程1 激光束 2 等離子體3 熔池后部熔化區(qū)4 焊件運(yùn)動(dòng)方向 激光束基本特性激光束基本特性 單色性好、方向性好、亮度高、相干性好。

2、單色性好、方向性好、亮度高、相干性好。1、單色性、單色性 激光中單色性最好的是氣體激光器產(chǎn)生的激光。激光中單色性最好的是氣體激光器產(chǎn)生的激光。 He-NeHe-Ne激光器產(chǎn)生的激光器產(chǎn)生的632.8nm632.8nm譜線，線寬只有譜線，線寬只有1010-9-9nmnm。 普通光源中單色性最好的用來(lái)作為長(zhǎng)度基準(zhǔn)器的氪燈普通光源中單色性最好的用來(lái)作為長(zhǎng)度基準(zhǔn)器的氪燈(Kr(Kr8686) )，其譜線寬度為其譜線寬度為4.74.71010-3-3nmnm。 激光的單色性比一般光要高出激光的單色性比一般光要高出10106 610107 7倍以上倍以上 . . 自然光由波場(chǎng)范圍較寬的光構(gòu)成，自然光由波場(chǎng)

3、范圍較寬的光構(gòu)成，激光的譜線展寬極小，具有很好的單色激光的譜線展寬極小，具有很好的單色性。性。 單色性決定物質(zhì)對(duì)激光能量的吸收單色性決定物質(zhì)對(duì)激光能量的吸收和精細(xì)聚焦的可能性；和精細(xì)聚焦的可能性；CO2：10.6m CO： 5.4m YAG：1.06m 準(zhǔn)分子：準(zhǔn)分子：0.24m；激光自然光波長(zhǎng)能量2、方向性好、亮度高、方向性好、亮度高 從光源發(fā)出的激光平行傳播的程度成為方向性。從光源發(fā)出的激光平行傳播的程度成為方向性。 激光器輸出的光束發(fā)散角度很小，可以小于或等于激光器輸出的光束發(fā)散角度很小，可以小于或等于10-310-5弧度?；《?。 激光通過(guò)直徑為激光通過(guò)直徑為D的孔徑時(shí)，由于衍射會(huì)產(chǎn)生一

4、定發(fā)散：的孔徑時(shí)，由于衍射會(huì)產(chǎn)生一定發(fā)散：激光的方向性帶來(lái)兩個(gè)結(jié)果：激光的方向性帶來(lái)兩個(gè)結(jié)果： 光源表面的亮度高；被照射地方光的照度大。光源表面的亮度高；被照射地方光的照度大。 一個(gè)具有一個(gè)具有10mW功率的功率的He-Ne激光器可產(chǎn)生比太陽(yáng)高幾千倍的亮度，激光器可產(chǎn)生比太陽(yáng)高幾千倍的亮度，可在屏幕上形成面積很小但照度很大的光斑?？稍谄聊簧闲纬擅娣e很小但照度很大的光斑。3、相干性好相干性好 以適當(dāng)方法將統(tǒng)一光源發(fā)出的光分成兩束，再以適當(dāng)方法將統(tǒng)一光源發(fā)出的光分成兩束，再 使兩束光重使兩束光重 合便產(chǎn)生明暗相間的條紋，這就是合便產(chǎn)生明暗相間的條紋，這就是 光的干涉。光的干涉。 自然光由無(wú)數(shù)的原子

5、與分子發(fā)射，產(chǎn)生波長(zhǎng)各不相同的雜亂自然光由無(wú)數(shù)的原子與分子發(fā)射，產(chǎn)生波長(zhǎng)各不相同的雜亂光，合成后不能形成整齊有序的大振幅光波。光，合成后不能形成整齊有序的大振幅光波。 激光的相位在時(shí)間上是保持不變的，合成后能形成相位整齊、激光的相位在時(shí)間上是保持不變的，合成后能形成相位整齊、規(guī)則有序的大振幅光波。規(guī)則有序的大振幅光波。 遠(yuǎn)距離焊接系統(tǒng)原理激光焊接的主要問(wèn)題：激光焊接的主要問(wèn)題：設(shè)備貴設(shè)備貴反射問(wèn)題反射問(wèn)題組裝定位組裝定位合金元素的揮發(fā)合金元素的揮發(fā) 焊接過(guò)程中一些高揮發(fā)性的合金元素焊接過(guò)程中一些高揮發(fā)性的合金元素( (如如硫和磷硫和磷) )從熔池中揮發(fā)出來(lái)，會(huì)導(dǎo)致氣孔的產(chǎn)生，而且有很可從熔池中

6、揮發(fā)出來(lái)，會(huì)導(dǎo)致氣孔的產(chǎn)生，而且有很可能產(chǎn)生咬邊。能產(chǎn)生咬邊。冷卻速度非?？炖鋮s速度非常快 材料的含碳量成為一個(gè)非常重要的影響參材料的含碳量成為一個(gè)非常重要的影響參數(shù)，對(duì)材料的脆化、微裂紋及疲勞強(qiáng)度都會(huì)有影響。數(shù)，對(duì)材料的脆化、微裂紋及疲勞強(qiáng)度都會(huì)有影響。激光的形成過(guò)程激光的形成過(guò)程 工作物質(zhì)工作物質(zhì) 激勵(lì)、受激輻射激勵(lì)、受激輻射 自激振蕩增益自激振蕩增益 外界能量注入（泵浦）外界能量注入（泵浦） 光學(xué)諧振腔光學(xué)諧振腔 CO2激光的產(chǎn)生激光的產(chǎn)生1. 激光束激光束2. 切向排風(fēng)機(jī)切向排風(fēng)機(jī)3. 氣流方向氣流方向4. 熱交換器熱交換器5. 后鏡后鏡6. 折疊鏡折疊鏡7. 高頻電極高頻電極8. 輸

7、出鏡輸出鏡9. 輸出窗口輸出窗口 CO2激光器系統(tǒng) 一般氣流的流動(dòng)速度較慢一般氣流的流動(dòng)速度較慢, ,將熱量從放電腔中帶走。將熱量從放電腔中帶走。YAG激光的產(chǎn)生激光的產(chǎn)生根據(jù)工作物質(zhì)分類(lèi)：根據(jù)工作物質(zhì)分類(lèi)： 紅寶石：激活離子紅寶石：激活離子Cr3+，波長(zhǎng)：，波長(zhǎng)：694.3nm，三能級(jí)；，三能級(jí)； Nd:YAG：激活離子：激活離子：Nd，波長(zhǎng)：，波長(zhǎng)：1.06 m，四能級(jí)；，四能級(jí)； 釹玻璃：釹玻璃： 激活離子：激活離子：Nd，波長(zhǎng)，波長(zhǎng):1.06 m，四能級(jí)，四能級(jí) 脈沖寬度：脈沖寬度：100500ns，頻率：幾百，頻率：幾百62kHz。 YAG激光的產(chǎn)生激光的產(chǎn)生燈泵浦燈泵浦Nd:YAG

8、激光器激光器 大功率激光器中，典型的大功率激光器中，典型的Nd:YAG棒一般是長(zhǎng)棒一般是長(zhǎng)150mm，直徑，直徑710mm。泵浦過(guò)程中激光棒發(fā)熱，限制了每個(gè)棒的最大輸出功率。單。泵浦過(guò)程中激光棒發(fā)熱，限制了每個(gè)棒的最大輸出功率。單棒棒Nd:YAG激光器的功率范圍約為激光器的功率范圍約為50800W。 燈泵浦燈泵浦Nd:YAG體激光器體激光器 將幾個(gè)將幾個(gè)Nd:YAG棒串聯(lián)起來(lái)可獲得高棒串聯(lián)起來(lái)可獲得高功率的激光束，每個(gè)獨(dú)立的棒可通過(guò)透功率的激光束，每個(gè)獨(dú)立的棒可通過(guò)透鏡引導(dǎo)并規(guī)則的排列起來(lái)。鏡引導(dǎo)并規(guī)則的排列起來(lái)。 目前的目前的Nd:YAG激光器系統(tǒng)多達(dá)激光器系統(tǒng)多達(dá)8個(gè)腔。個(gè)腔。輸出輸出4k

9、W功率。功率。 1kW的脈沖Nd:YAG激光器YAG激光的產(chǎn)生激光的產(chǎn)生激光激光TIGTIG復(fù)合復(fù)合electrodearclaser beam旁軸激光與TIG復(fù)合 雙束激光與TIG同軸復(fù)合 多電極TIG與激光同軸復(fù)合laser beam 1lensarclaser beam 2激光激光MIGMIG復(fù)合復(fù)合利用填絲提高熔深、改善焊縫成型和接頭性能。利用填絲提高熔深、改善焊縫成型和接頭性能。對(duì)間隙、錯(cuò)邊、對(duì)中的適應(yīng)性更好，可焊接厚板。對(duì)間隙、錯(cuò)邊、對(duì)中的適應(yīng)性更好，可焊接厚板。適合焊接鋁合金、鎂合金、銅合金材料適合焊接鋁合金、鎂合金、銅合金材料激光等離子弧復(fù)合激光等離子弧復(fù)合加熱區(qū)更窄，對(duì)外界敏感更小，引燃性好。加熱區(qū)更窄，對(duì)外界敏感更小，引燃性好。密度更大，弧長(zhǎng)更長(zhǎng)。密度更大，弧長(zhǎng)更長(zhǎng)?？膳暂S復(fù)合，也可同軸復(fù)合。可旁軸復(fù)合，也可同軸復(fù)合。適合薄板對(duì)接、高速焊、鍍鋅板、鋁合金焊接。適合薄板對(duì)接、高速焊、鍍鋅板、鋁合金焊接。環(huán)狀電極同軸復(fù)合Laser beamPlasma torchPlasma arcWorkpieceLaser beamPlasma torchPlasma arcWorkpiece空心電極同