脈沖激光焊接工藝ppt課件

.,脈沖激光焊接工藝,.,概述,1、激光焊接是一種新興的焊接工藝，它相對各種傳統(tǒng)焊接最大的優(yōu)勢就是熱影響范圍小，變形小，焊縫精美。2、脈沖激光焊接一般用于點(diǎn)焊和中小功率的縫焊，焊接厚度一般不大于1mm。,.,在脈沖激光焊中用到的一些名詞,1、注入峰值電功率：由激光電源提供給氙燈的電功率。其值P23.7I3/2。2、激光平均功率：實(shí)際輸出的激光功率，大約等于注入平均電功率的2-3。我們的機(jī)器上是幾十到幾百瓦。3、激光峰值功率：激光在實(shí)際出光時的瞬間功率。由于我們是使用脈沖激光，激光峰值功率等于平均功率除以占空比。在我們的機(jī)器上一般是幾個千瓦的數(shù)量級。,.,激光波形解釋,脈寬5ms頻率1000/20=50Hz峰值功率1KW平均功率1520250W,1,.,在脈沖激光焊中用到的一些名詞,激光功率密度：單位面積內(nèi)的激光功率。等于激光峰值功率除以光斑面積。用于焊接一般是104W/cm2105W/cm2級別。激光脈沖能量：指單個脈沖所輸出的能量。由儲能電容容量、電壓和氙燈決定。這是一個重要的指標(biāo)，在點(diǎn)焊的時候，單點(diǎn)能量的穩(wěn)定性對焊接的質(zhì)量影響很大。,.,在脈沖激光焊中用到的一些名詞,脈沖寬度：單個脈沖的時間。脈沖頻率：每秒鐘內(nèi)激光脈沖重復(fù)的次數(shù)。點(diǎn)距：相鄰兩個焊點(diǎn)間的距離。點(diǎn)距越小，焊接會越慢。畫圖時注意穿透焊和對接焊兩種。焊接速度：等于頻率乘以點(diǎn)距。,.,表面對接焊點(diǎn)距說明,.,穿透焊點(diǎn)距說明,.,以下參數(shù)會對脈沖激光焊接造成影響,一、吸收率的影響二、功率密度的影響三、波形的影響四、脈寬的影響五、離焦量的影響六、聚焦透鏡焦距的影響,.,吸收率的影響,1、激光波長越短，吸收率越高；2、一般導(dǎo)電性好的材料，反射率都很高；對YAG激光來說，銀的反射率是96，鋁是92，銅90，鉑89，而鐵只有60。3、溫度越高，吸收率越高，呈線性關(guān)系。4、表面涂層的影響，一般涂磷酸鹽、碳黑、石墨等以提高吸收率。,.,功率密度的影響,1、功率密度直接影響表面材料的溫升時間，功率密度越大，溫度升得越快。拿不銹鋼來說，當(dāng)注入功率密度在3.5104W/cm2的時候，材料表面會在1ms內(nèi)被加熱到熔點(diǎn)1500度，而注入功率在6.3104W/cm2時，材料表面會在1ms內(nèi)被加熱到沸點(diǎn)2700度。根據(jù)這個資料，我們可以算出來對應(yīng)WF200，SI600的光纖，100對100的鏡頭，使不銹鋼表面在1ms內(nèi)升溫到1500度約為20A，升到2700度約為29A。,.,功率密度的影響,2、當(dāng)注入功率引起的材料溫度上升速度小于散熱的速度時，材料溫度下降。3、幾種常用材料在1ms內(nèi)升溫到各溫度點(diǎn)對應(yīng)的功率密度：,.,波形的影響,由于材料在固態(tài)和液態(tài)下對激光體現(xiàn)出不同的吸收率，在固態(tài)下反射率較高，而液態(tài)下較低，這意味著如果不改變能量注入的波形，則隨著物質(zhì)表面狀態(tài)的變化，吸收的能量變多，出現(xiàn)氣化。,.,波形的影響,一般的，如果考慮反射率的變化，要維持材料的表面溫度不變，則注入能量隨時間的變化大概如下圖所示：,考慮反射率,.,波形的影響,上面的波形都是針對點(diǎn)焊來說的，而縫焊時一般采用一個方波即可。如右圖所示：對于一些容易裂紋的材料，則需要在波形上加一段預(yù)熱和一段緩冷的時間，如右圖所示：,預(yù)熱,緩冷,.,脈寬的影響,1、設(shè)注入功率為I0時，需要時間t0后表面溫度達(dá)到T，熔深為h0，功率為I1時需要時間為t1，熔深為h1，則有:I0/I1=(t1/t0)1/2h1/h0=(t1/t0)1/22、達(dá)到同樣的熔深，有兩種方式：增加功率密度和增加脈寬，增加功率密度可以讓輸入能量降低，增加脈寬可以讓焊接更加穩(wěn)定。3、如熱影響范圍有要求，則脈寬不能太大。4、脈寬增大到一定程度后，熔深不會再增加。,.,離焦量的影響,1、激光焦點(diǎn)并不等于聚焦鏡的焦點(diǎn)。2、離焦量聚焦鏡和工件間的距離焦距，為負(fù)值時就是負(fù)離焦，為正值就是正離焦。3、離焦量相同時，負(fù)離焦可以獲得更大的熔深，正離焦會得到更好的表面效果。4、離