laser-beam welding Microsoft Word 文檔

1、Good is good, but better carries it.精益求精，善益求善。laser-beam welding Microsoft Word 文檔laser-beam welding Microsoft Word 文檔激光焊接的原理、優(yōu)缺點及工藝參數(shù)激光焊接的原理    激光焊接是利用高能量的激光脈沖對材料進(jìn)行微小區(qū)域內(nèi)的局部加熱，激光輻射的能量通過熱傳導(dǎo)向材料的內(nèi)部擴(kuò)散，將材料熔化后形成特定熔池。它是一種新型的焊接方式，激光焊接主要針對薄壁材料、精密零件的焊接，可實現(xiàn)點焊、對接焊、疊焊、密封焊等，深寬比高，焊縫寬度小，熱影響區(qū)小、變形小，焊接速

2、度快，焊縫平整、美觀，焊后無需處理或只需簡單處理，焊縫質(zhì)量高，無氣孔，可精確控制，聚焦光點小，定位精度高，易實現(xiàn)自動化。焊接特性屬于熔融焊接，以激光束為能源，沖擊在焊件接頭上。激光束可由平面光學(xué)元件（如鏡子）導(dǎo)引，隨后再以反射聚焦元件或鏡片將光束投射在焊縫上。    激光焊接屬非接觸式焊接，作業(yè)過程不需加壓，但需使用惰性氣體以防熔池氧化，填料金屬偶有使用。    激光焊可以與MIG焊組成激光MIG復(fù)合焊，實現(xiàn)大熔深焊接，同時熱輸入量比MIG焊大為減小。    激光焊接的主要優(yōu)點（1）可將入熱量降到最低的需

3、要量，熱影響區(qū)金相變化范圍小，且因熱傳導(dǎo)所導(dǎo)致的變形亦最低。    （2）32mm板厚單道焊接的焊接工藝參數(shù)業(yè)經(jīng)檢定合格，可降低厚板焊接所需的時間甚至可省掉填料金屬的使用。    （3）不需使用電極，沒有電極污染或受損的顧慮。且因不屬于接觸式焊接制程，機(jī)具的耗損及變形接可降至最低。    （4）激光束易于聚焦、對準(zhǔn)及受光學(xué)儀器所導(dǎo)引，可放置在離工件適當(dāng)之距離，且可在工件周圍的機(jī)具或障礙間再導(dǎo)引，其他焊接法則因受到上述的空間限制而無法發(fā)揮。    （5）工件可放置在封閉的空間（

4、經(jīng)抽真空或內(nèi)部氣體環(huán)境在控制下）。    （6）激光束可聚焦在很小的區(qū)域，可焊接小型且間隔相近的部件。    （7）可焊材質(zhì)種類范圍大，亦可相互接合各種異質(zhì)材料。    （8）易于以自動化進(jìn)行高速焊接，亦可以數(shù)位或電腦控制。    （9）焊接薄材或細(xì)徑線材時，不會像電弧焊接般易有回熔的困擾。    （10）不受磁場所影響（電弧焊接及電子束焊接則容易），能精確的對準(zhǔn)焊件。    （11）可焊接不同物性（如不同電阻）的兩

5、種金屬。    （12）不需真空，亦不需做X射線防護(hù)。    （13）若以穿孔式焊接，焊道深一寬比可達(dá)10:1。    （14）可以切換裝置將激光束傳送至多個工作站。    激光焊接的主要缺點（1）焊件位置需非常精確，務(wù)必在激光束的聚焦范圍內(nèi)。    （2）焊件需使用夾治具時，必須確保焊件的最終位置需與激光束將沖擊的焊點對準(zhǔn)。    （3）最大可焊厚度受到限制滲透厚度遠(yuǎn)超過19mm的工件，生產(chǎn)線上不適合使用激光焊接。

6、    （4）高反射性及高導(dǎo)熱性材料如鋁、銅及其合金等，焊接性會受激光所改變。    （5）當(dāng)進(jìn)行中能量至高能量的激光束焊接時，需使用等離子控制器將熔池周圍的離子化氣體驅(qū)除，以確保焊道的再出現(xiàn)。    （6）能量轉(zhuǎn)換效率太低，通常低于10%。    （7）焊道快速凝固，可能有氣孔及脆化的顧慮。    （8）設(shè)備昂貴。    激光焊接的工藝參數(shù)  （1）功率密度。功率密度是激光加工中最關(guān)鍵的參數(shù)之一。采用較高

7、的功率密度，在微秒時間范圍內(nèi)，表層即可加熱至沸點，產(chǎn)生大量汽化。因此，高功率密度對于材料去除加工，如打孔、切割、雕刻有利。對于較低功率密度，表層溫度達(dá)到沸點需要經(jīng)歷數(shù)毫秒，在表層汽化前，底層達(dá)到熔點，易形成良好的熔融焊接。因此，在傳導(dǎo)型激光焊接中，功率密度在范圍在104106W/CM2。    （2）激光脈沖波形。激光脈沖波形在激光焊接中是一個重要問題，尤其對于薄片焊接更為重要。當(dāng)高強度激光束射至材料表面，金屬表面將會有6098%的激光能量反射而損失掉，且反射率隨表面溫度變化。在一個激光脈沖作用期間內(nèi)，金屬反射率的變化很大。    （

8、3）激光脈沖寬度。脈寬是脈沖激光焊接的重要參數(shù)之一，它既是區(qū)別于材料去除和材料熔化的重要參數(shù)，也是決定加工設(shè)備造價及體積的關(guān)鍵參數(shù)。    （4）離焦量對焊接質(zhì)量的影響。激光焊接通常需要一定的離焦，因為激光焦點處光斑中心的功率密度過高，容易蒸發(fā)成孔。離開激光焦點的各平面上，功率密度分布相對均勻。離焦方式有兩種：正離焦與負(fù)離焦。焦平面位于工件上方為正離焦，反之為負(fù)離焦。按幾何光學(xué)理論，當(dāng)正負(fù)離焦平面與焊接平面距離相等時，所對應(yīng)平面上功率密度近似相同，但實際上所獲得的熔池形狀不同。負(fù)離焦時，可獲得更大的熔深，這與熔池的形成過程有關(guān)。實驗表明，激光加熱50200us材料

9、開始熔化，形成液相金屬并出現(xiàn)問分汽化，形成市壓蒸汽，并以極高的速度噴射，發(fā)出耀眼的白光。與此同時，高濃度汽體使液相金屬運動至熔池邊緣，在熔池中心形成凹陷。當(dāng)負(fù)離焦時，材料內(nèi)部功率密度比表面還高，易形成更強的熔化、汽化，使光能向材料更深處傳遞。所以在實際應(yīng)用中，當(dāng)要求熔深較大時，采用負(fù)離焦；焊接薄材料時，宜用正離焦。不同材料的激光焊接特性材料激光焊接特性碳鋼 低碳鋼及低合金高強鋼 中、高碳鋼 合金鋼 硅鋼 不銹鋼 A不銹鋼 F不銹鋼 M不銹鋼總的來說焊接性好，工藝成熟，應(yīng)用廣泛焊接性良好，焊縫強度、韌性等性能均優(yōu)焊接性好，過快冷卻速度易導(dǎo)致焊縫淬硬及冷裂紋等問題焊接性好，過快冷卻速度易導(dǎo)致焊縫淬

10、硬及冷裂紋等問題焊接性好，導(dǎo)熱率低，需控制工藝參數(shù)防止晶粒過分長大降低塑性焊接性好導(dǎo)熱率低、激光吸收率較高，焊接效率較高，焊縫性能與母材相當(dāng)?shù)吞嫉豌t類型尤其適合激光焊接，但需控制晶粒長大高碳易導(dǎo)致焊縫及HAZ淬硬鈦及鈦合金焊接性好，激光吸收率高，化學(xué)活波性高，易氧化，焊前需要嚴(yán)格清洗以防止氣孔，焊接時需嚴(yán)格正、反兩面惰性氣體保護(hù)，并加拖罩鋁及鋁合金可焊，對激光的高反射率致使實現(xiàn)其焊接需要更高功率密度，容易形成氣孔、熱裂紋等缺陷，熔池流動性好、焊縫易下塌，成形不好，Mg等元素易蒸發(fā)造成強度降低，嚴(yán)格控制工藝參數(shù)或填絲仍可獲得優(yōu)良焊縫銅可焊，對激光高反射率，一般僅用于脈沖激光微點焊鎳基高溫合金焊接性好，但需控制裂紋、氣孔、偏析以及焊縫脆等問題銥合金存在熱裂紋問題 常見缺陷氣孔 兩類氣孔： 冶金氣孔 H氣孔，與弧焊等常規(guī)焊接方法類似 孔洞 激光深熔焊本身小孔失穩(wěn)密切相關(guān)常見缺陷裂紋 熱裂紋和冷裂紋 焊縫完全凝固之前，由于焊縫的冷卻凝固過程中在高溫階段晶間塑性變形能力不足以承受當(dāng)時所發(fā)生的塑性應(yīng)變量而產(chǎn)生的，裂紋較多產(chǎn)生于焊縫中心線及熱影響區(qū)，因而那些具有寬的結(jié)晶溫度范圍、高的C、S、P含量的材料容易產(chǎn)生裂紋，如鋁合金的激光焊接過程中容易產(chǎn)生此類裂紋 對于高C鋼或某些高些高合金鋼而言，