材料加工新技术 激光焊

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激光焊接技术的研究现状及发展趋势

激光焊接技术的研究现状及发展趋势

激光焊接技术的研究现状及发展趋势一、本文概述激光焊接技术,作为一种先进的焊接工艺,自诞生以来便在多个领域展现出其独特的优势和应用潜力。

本文旨在全面综述激光焊接技术的研究现状,并探讨其未来的发展趋势。

我们将从激光焊接的基本原理出发,分析其在不同材料、不同工业领域的应用情况,总结当前激光焊接技术面临的挑战与问题,并预测其未来的发展方向。

我们还将关注激光焊接技术的创新点和发展热点,以期为读者提供一个全面、深入、前沿的激光焊接技术全景图。

通过本文的阅读,读者可以了解到激光焊接技术的最新进展,以及未来可能的技术突破和应用拓展,为相关研究和应用提供参考和借鉴。

二、激光焊接技术的研究现状激光焊接技术自诞生以来,便以其独特的优势在工业生产中占据了重要的地位。

作为一种高效、高精度、低热输入的焊接方法,激光焊接已广泛应用于汽车、电子、航空、冶金等多个领域。

目前,激光焊接技术的研究现状主要体现在以下几个方面。

激光焊接的工艺研究已经相当成熟。

研究人员通过不断优化激光功率、焊接速度、保护气体等参数,实现了对焊接过程的精确控制。

同时,针对不同材料的特性,研究人员还开发出了多种激光焊接方法,如脉冲激光焊、连续激光焊、激光填丝焊等,以满足不同行业的需求。

激光焊接设备的研究也在不断进步。

随着激光技术的快速发展,激光焊接设备的功率和稳定性得到了显著提升。

同时,设备的智能化、自动化水平也在不断提高,如机器人激光焊接系统的出现,大大提高了生产效率和质量稳定性。

激光焊接过程中的质量控制和检测技术也是当前研究的热点。

通过在线监测焊接过程中的温度、熔池形态等关键参数,可以实时调整焊接工艺参数,保证焊接质量。

同时,无损检测技术的应用也为激光焊接的质量控制提供了有力支持。

然而,尽管激光焊接技术在许多方面已经取得了显著的成果,但仍存在一些挑战和问题。

例如,对于某些高反射率或高导热性的材料,激光焊接的难度较大。

激光焊接的成本较高,也在一定程度上限制了其应用范围。

激光焊接技术应用及其发展趋势

激光焊接技术应用及其发展趋势

激光焊接技术应用及其发展趋势激光焊接技术是一种高能密度热源焊接技术,具有焊接速度快、熔深大、变形小、焊接质量高等优点,因此在工业生产中得到了广泛的应用。

以下是激光焊接技术的应用及其发展趋势。

激光焊接技术在汽车制造行业得到了广泛的应用。

激光焊接可以用于汽车零部件的生产,如车门、车身与车顶的焊接,能够有效提高焊接质量和尺寸精度。

激光焊接还可以用于整车的焊接,提高整车的强度和安全性能。

激光焊接技术在航空航天行业也得到了广泛的应用。

激光焊接可以用于航空航天设备的生产,如发动机零部件的焊接、涡轮叶片的焊接等,能够提高零部件的强度、耐腐蚀性和耐高温性。

激光焊接技术还可以应用于电子元器件的生产。

激光焊接可以替代传统的焊接方法,如电阻焊接、电弧焊接等,从而提高焊接质量和生产效率。

激光焊接还可以实现多层电子元器件的焊接,提高电子元器件的可靠性和稳定性。

随着科技的不断发展,激光焊接技术也在不断推动着创新。

未来激光焊接技术的发展趋势有以下几个方面:激光焊接技术将越来越广泛地应用于高新技术领域。

随着人工智能、新能源、新材料等领域的快速发展,对于焊接技术的要求也越来越高,激光焊接技术具有其独特的优势,将在这些领域得到更多应用。

激光焊接技术将更加智能化。

随着机器学习和自动化技术的发展,激光焊接设备将具备更高的智能化水平,能够实现自动调节焊接参数、自动检测焊接质量等功能,提高焊接效率和质量。

激光焊接技术将更加绿色环保。

传统的焊接方法通常会产生大量的烟尘和废气,对环境造成污染,而激光焊接技术采用非接触加工方式,只需要少量的气体辅助,减少了废气的排放,更加环保。

激光焊接技术将向着微小化方向发展。

随着微电子技术的不断发展,对于微观零部件的生产提出了更高的要求,激光焊接技术可以实现微观尺寸的焊接,满足微电子领域的需求。

激光焊接技术具有广泛的应用前景,并且在不断推动着科技创新,未来的发展趋势将更加广泛、智能化、环保和微小化。

激光-MIG复合焊接技术

激光-MIG复合焊接技术

02
激光-MIG复合焊接技术 优势
高效率
01
激光-MIG复合焊接技术通过结合 激光的高能量密度和MIG焊接的 填充特性,实现了快速、高效的 焊接过程。
02
与传统的焊接方法相比,激光MIG复合焊接技术能够显著减少 焊接时间和成本,提高生产效率 。
高质量
激光-MIG复合焊接技术能够获得具 有优异力学性能和美观外观的焊接接 头,如高强度、高致密性和低变形等 。
05
激光-MIG复合焊接技术 未来发展展望
技术创新
激光与MIG焊接工艺的优化
通过改进激光与MIG焊接的工艺参数,提高焊接质量和效率,降低生产成本。
新型激光器与MIG焊机的研发
研发更高功率、更稳定、更可靠的激光器和MIG焊机,以满足更广泛的应用需求。
智能化与自动化焊接系统的研发
利用先进的传感器、控制系统和人工智能技术,实现焊接过程的智能化和自动化,提高焊 接质量和效率。
1 2 3
激光与电弧的相互作用机制
激光与电弧在复合焊接过程中如何相互影响,提 高焊接效率和质量,是亟待解决的关键问题。
焊接过程的稳定性
激光和电弧的协同作用导致焊接过程变得更加复 杂,如何保持焊接过程的稳定性和一致性是一个 挑战。
高效能量传输与控制
如何实现激光和电弧的高效能量传输与控制,以 获得更好的焊接效果,是另一个需要克服的技术 瓶颈。
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市场前景
市场需求增长
随着制造业的发展和技术的进步, 激光-MIG复合焊接技术的应用领 域不断扩大,市场需求也将持续 增长。
技术竞争加剧
随着激光-MIG复合焊接技术的不 断发展和应用拓展,技术竞争将 更加激烈,企业需要不断提高技 术水平和创新能力,以保持竞争 优势。

机械制造中的新型材料与先进加工技术

机械制造中的新型材料与先进加工技术

机械制造中的新型材料与先进加工技术在机械制造领域,新型材料和先进加工技术的应用正日益成为推动行业发展的重要因素。

新型材料的引入和先进加工技术的运用,不仅在提高产品质量和性能方面发挥着重要作用,也为机械制造业的创新发展带来了更大的可能性。

本文将探讨机械制造中的新型材料与先进加工技术的应用及其对行业发展的影响。

一、新型材料在机械制造中的应用1. 碳纤维复合材料碳纤维复合材料以其高强度、轻质化和耐腐蚀等优势,成为机械制造中的新宠。

在航空航天、汽车制造和轨道交通等领域,碳纤维复合材料的应用可以大幅减少产品自重,提高运行效率,并且具备较好的耐久性,减少维修成本。

2. 3D打印材料3D打印技术的快速发展催生了各种新型材料的研发和应用。

与传统加工方法相比,3D打印可以实现复杂结构的制造,并且可以根据需求定制材料属性,提高产品的适应性和精度。

目前,金属、陶瓷、高分子材料等都可以通过3D打印技术进行制造,这为机械制造业注入了新的活力和创新力。

3. 高温合金在机械制造中,高温合金的应用主要体现在航空发动机和燃气轮机等领域。

由于高温合金具有优异的耐高温、耐腐蚀和耐磨损性能,能够适应极端环境下的工作条件,因此它成为提高产品性能和可靠性的重要材料。

二、先进加工技术在机械制造中的应用1. 数控加工技术数控加工技术通过计算机对加工过程进行控制,有效提高了加工精度和稳定性。

与传统手工或者半自动加工相比,数控加工技术具有更高的自动化程度和生产效率。

由于数控加工技术能够实现复杂曲线和曲面的加工,从而适应多样化产品的需求,因此在机械制造中得到了广泛应用。

2. 激光加工技术激光加工技术以其无接触、高精度和速度快的特点,成为现代机械制造中的重要工具。

激光切割、激光焊接和激光打标等技术的广泛应用,不仅提高了加工效率,也为制造出更加精细和高质量的产品提供了可能。

3. 精密成形技术精密成形技术包括注塑成形、挤压成形和锻压成形等。

通过精密成形技术,可以实现产品的高精度和高质量,同时减少材料的浪费,提高资源利用率。

激光在工业加工领域中的应用

激光在工业加工领域中的应用

激光在工业加工领域中的应用激光作为一种重要的光学技术,在工业加工领域中得到了广泛的应用。

激光具有高能量、高光束质量、高单色性等优点,可以对各种材料进行切割、焊接、打孔等各种精密加工工艺,因此被誉为工业制造的“利剑”。

一、激光技术在工业加工中的应用1. 激光切割技术激光切割技术是利用激光在被切割材料表面产生高温和压力,使材料熔化、汽化并产生裂纹,从而实现对材料的分离。

这种加工方法适用于多种材料,如金属、非金属、塑料、木材等。

激光切割工艺具有精度高、速度快、效率高、加工深度可控等优点,被广泛应用于汽车制造、航空航天、机床制造等工业领域。

2. 激光焊接技术激光焊接技术是利用激光对被焊接材料进行高能量聚焦,将材料表面熔化并产生反应,从而实现材料的粘结。

激光焊接技术适用于各种金属、合金、非金属等材料的焊接。

激光焊接工艺具有高效率、低热影响区、焊接质量高等优点,被广泛应用于汽车制造、机器人制造、电子器件制造等领域。

3. 激光打孔技术激光打孔技术是利用激光在材料表面产生高热和气体压力,使材料表面产生熔融和汽化,从而实现对材料进行小孔的加工。

激光打孔工艺具有精度高、加工速度快、钻孔质量好等优点,被广泛应用于汽车零部件制造、航空航天制造、电子设备制造等工业领域。

4. 激光雕刻技术激光雕刻技术是利用激光在特定材料表面进行局部加热,使其表面产生不同的化学和物理变化,从而形成图案、字母和图像等效果。

激光雕刻工艺具有精度高、加工速度快、制作效果好等优点,被广泛应用于工艺品、礼品、家居装饰等领域。

二、激光技术在未来的应用前景随着先进制造技术的不断发展,激光技术在工业加工领域中的应用前景越来越广阔。

未来,激光技术将成为更多行业的突破口,其应用领域也将更加广泛。

以下是激光技术在未来的应用前景:1. 3D打印技术近年来,3D打印技术在制造业中得到了广泛应用,而激光技术作为其核心技术之一,必将继续发挥重要作用。

基于激光精确加工能力的3D打印机,可以根据客户需求快速生产出所需物品,满足复杂零部件的加工需求。

激光焊接技术的研究现状及发展趋势探究

激光焊接技术的研究现状及发展趋势探究

激光焊接技术的研究现状及发展趋势探究1. 引言1.1 激光焊接技术的定义激光焊接技术是一种利用激光束将热能集中到焊接点进行熔化并连接材料的先进焊接方法。

通过激光束高能量密度和高束质量,可以实现快速、高效、精确的焊接过程。

激光焊接技术在金属、塑料、陶瓷等材料的连接中广泛应用,具有焊缝小、热影响区少、变形小等优点。

随着激光技术的不断进步和发展,激光焊接技术已成为现代制造业中一种重要的焊接方法,被广泛应用于汽车、航空航天、电子、医疗器械等领域。

激光焊接技术的发展为加工技术的进步和产品质量的提高提供了重要支持,是当前研究和发展的热点之一。

1.2 激光焊接技术的重要性1.提高生产效率:激光焊接技术具有快速焊接速度、操作简便等特点,可以大幅提高生产效率,节约人力、时间和成本。

2.提高焊接质量:激光焊接技术能够实现高精度的焊接,焊缝质量好,可以避免气孔、裂纹等焊接缺陷,确保焊接连接的牢固性和稳定性。

3.拓展适用范围:激光焊接技术可以应用于各种金属材料的焊接,包括高熔点金属和难焊材料,具有很强的适用性和通用性。

4.降低能源消耗:相比传统焊接方法,激光焊接技术采用光能作为热源,能量利用效率高,节能环保,有利于减少对环境的影响。

激光焊接技术在制造业中的重要性不容忽视,其在提高生产效率、提高焊接质量、拓展适用范围和降低能源消耗等方面的优势,使其成为现代工业领域中备受重视的焊接技术之一。

2. 正文2.1 激光焊接技术的研究现状1. 激光焊接技术的发展历程:激光焊接技术自20世纪70年代开始逐渐发展,并在各个领域得到广泛应用。

随着激光技术和光学技术的不断进步,激光焊接技术的研究也得到了快速发展。

2. 激光焊接技术的研究热点:当前的研究主要集中在提高焊接质量和效率、拓展适用范围、降低成本和提高稳定性等方面。

利用不同波长的激光进行焊接,探索新的焊接材料、优化焊接参数等。

3. 激光焊接技术的现有问题:虽然激光焊接技术在许多领域取得了成功,但仍然存在一些问题,如焊接过程中容易产生气孔、热裂纹等缺陷,需要进一步研究和解决。

激光焊接方法

激光焊接方法

激光焊接方法激光焊接是一种焊接方法,它利用一种有限多个射束形成的激光来加热金属材料,通过其凝聚力实现焊接。

激光焊接比传统焊接方法具有许多优点,如更高的焊接速度、对被焊物的均匀性和无缺陷性以及更高的精度等等。

激光焊接的原理激光焊接原理是将一个或多个激光束聚焦到被焊物,产生的高温使被焊物的表面封闭,形成一个连接。

这是通过瞬时的高温加热被焊物,使其表面汽化,并形成一个封闭的表面,然后两个表面之间形成一个连接,从而实现焊接。

激光焊接有能够持续加热及脉冲激光加热两种方法,其中脉冲激光加热在一般条件下更常用。

激光焊接技术特点激光焊接避免了传统方法需要使用焊接材料的过程,激光焊接无需焊接材料,因此该工艺可以节省材料成本和时间成本,焊缝的有效封闭性也比传统焊接方法更好,在一定程度上减少了耗能。

激光焊接还具有操作简单、适用范围广泛等特点,能够实现对各种金属材料、非金属材料和半导体材料的加工。

激光焊接前、中、后处理激光焊接前处理:金属表面清洁有助于提高连接的结合力度。

焊接前要求金属表面清洁,在准备焊接工件的表面上没有油污、污垢、氧化物层。

激光焊接中处理:激光焊接中处理的最重要的是聚焦激光,聚焦激光的质量则是决定焊接结合力的主要因素。

激光焊接的焊接深度大小与焦点的位置有关,在激光焊接中,焊接深度大小对焊接质量有着非常重要的影响。

激光焊接后处理:焊接后需要进行焊接表面整理,磨削等操作。

焊接后处理的主要目的是除去焊接接头的杂质,减少和抚平焊缝表面,并使焊接接头的结构特性达到设计要求。

激光焊接质量检测激光焊接质量检测的目的是检测激光焊接过程中构成缺陷的原因,及时发现和消除焊接缺陷,确保焊接接头的质量。

常用的焊接质量检测方法包括磁粉检测法、显微镜检测法和微观失效分析等。

激光焊接应用激光焊接应用于电子、电子设备、机电一体化产品的制造,具有精度高、焊接速度快等优点,这些产品都需要较高要求的焊接精度,而激光焊接能够满足这一要求。

此外,激光焊接还可用于航空航天、高速公路、高级医疗等领域,能够提高生产效率,提升产品质量。

激光焊接技术

激光焊接技术

激光焊接技术激光焊接技术是一种新兴的高技术制造方法,它采用高能量密度激光束对接头进行加热,使其局部熔化并迅速冷却,从而将接头快速连接在一起。

激光焊接技术在制造业中广泛应用,如汽车、飞机、船舶、电子、医疗设备等领域都在使用该技术,其具有高效、高精、高质、环保等特点,成为制造业中的瑰宝。

一、激光焊接技术的原理与类型激光焊接技术利用激光束对材料进行加热和熔化,使其在一定条件下完成接头连接的工艺。

激光焊接的过程,由于激光具有高能密度的特点,可以使材料迅速加热到熔点以上,以此实现对接头的定向加热和熔化,然后通过激光束的移动来控制熔池形成和接头连接。

在激光焊接加工的过程中,为了保证焊缝质量,需要对激光束精度、聚焦系统、感应监测系统等进行精细调整。

根据激光模式、工作方式和加工过程等不同,激光焊接技术可分为以下类型。

1.传统激光焊接技术传统激光焊接技术采用CO2激光精细加工和Nd:YAG固体激光器,它们主要是对金属材料进行加工,如钢、铝、铜等。

其特点是高功率密度、高效率、高能量集中度和高精度,但由于光束质量较低,聚焦距离较大,限制了其在微小尺寸加工上的应用。

2.光纤激光焊接技术光纤激光焊接技术是一种新型的激光加工技术,主要用于薄板和材料的激光加工。

与其他激光系统相比,光纤激光器具有低成本、高效率、低能耗、低维护成本等优势,其光束具有较高的光斑质量和聚焦能力,在焊接中具有更好的稳定性。

3.激光多炮焊接技术激光多炮焊接技术是一种利用多个激光源同时对工件进行焊接的技术。

该技术可通过并联或串联不同功率激光源实现工件在短时间内的大面积快速加热,从而实现快速焊接工艺。

激光多炮焊接技术相比传统激光焊接技术更加高效和灵活,可大大提高工作效率。

二、激光焊接技术的应用激光焊接技术在汽车、电子、医疗器械、管道、压力容器、船舶、航空航天、军事等领域都有着广泛的应用。

1.汽车制造激光焊接技术被广泛应用于汽车板材焊接,主要用于车身、车门、引擎等部件的连接和维修。

模具新技术新工艺概论

模具新技术新工艺概论

模具新技术新工艺概论一、前言随着制造业的发展,模具行业作为制造业的重要组成部分,也在不断地发展和创新。

模具技术和工艺的不断更新,不仅可以提高产品的质量和产能,还可以降低生产成本和提高企业竞争力。

本文将介绍一些模具行业中的新技术和新工艺。

二、快速成型技术快速成型技术是一种以数字化三维模型为基础,通过计算机控制激光束或喷嘴等装置进行材料加工,从而实现快速制造产品的技术。

这种技术可以大幅度缩短产品开发周期,降低生产成本,并且可以制造出复杂形状的零件。

在模具行业中,快速成型技术可以用于制造小批量、复杂结构的模具。

三、数控加工技术数控加工技术是一种利用计算机程序来控制机床进行自动化加工的技术。

与传统手工操作相比,数控加工技术具有高精度、高效率、可重复性好等优点。

在模具行业中,数控加工技术可以用于制造各种形状的模具零件,如模板、模架等。

此外,数控加工技术还可以用于制造各种形状的产品,如汽车零部件、航空零部件等。

四、电火花加工技术电火花加工技术是一种利用电火花放电进行材料切割的技术。

这种技术可以切割硬度较高的材料,如钢、铁等。

在模具行业中,电火花加工技术可以用于制造复杂结构的模具零件。

与传统机械加工相比,电火花加工可以实现更高精度和更小尺寸的切割。

五、激光焊接技术激光焊接技术是一种利用激光束进行材料焊接的技术。

这种技术可以实现高精度焊接,并且不会对周围材料产生太大影响。

在模具行业中,激光焊接技术可以用于修复或制造模具零件。

六、表面处理技术表面处理技术是一种对材料表面进行改性或涂覆处理的技术。

这种技术可以提高材料表面的硬度和耐腐蚀性,从而延长材料的使用寿命。

在模具行业中,表面处理技术可以用于提高模具零件的耐磨性和抗腐蚀性。

七、新型材料随着科技的不断发展,新型材料不断涌现。

这些新型材料具有更好的机械性能、耐磨性、耐高温等特点。

在模具行业中,新型材料可以用于制造更加耐用和高效的模具零件。

八、总结以上是一些模具行业中的新技术和新工艺。

焊接新技术与新材料应用 - 教案

焊接新技术与新材料应用 - 教案

焊接新技术与新材料应用教案一、引言1.1焊接技术的发展历程1.1.1古代焊接技术:铁器时代的焊接方法,如锻接和钎焊。

1.1.2近现代焊接技术:电弧焊、激光焊等技术的出现和发展。

1.1.3当代焊接技术:自动化、智能化焊接技术的发展。

1.1.4未来焊接技术:预测焊接技术的发展趋势,如3D打印焊接。

1.2新材料在焊接领域的应用1.2.1高性能合金材料:提高焊接接头的性能和耐腐蚀性。

1.2.2复合材料:增强焊接结构的轻量化、耐磨损性。

1.2.3纳米材料:改善焊接接头的微观结构和性能。

1.2.4生物可降解材料:在生物医学领域的焊接应用。

1.3焊接新技术与新材料的应用前景1.3.1航空航天领域:提高飞行器的性能和安全性。

1.3.2汽车制造领域:减轻车身重量,提高燃油效率。

1.3.3生物医学领域:制造人工器官和组织工程支架。

1.3.4新能源领域:太阳能电池板、风能发电设备的制造。

二、知识点讲解2.1焊接新技术的基本原理2.1.1激光焊接:利用激光束加热材料,实现焊接过程。

2.1.2电子束焊接:利用高速运动的电子束撞击材料,产生热量进行焊接。

2.1.3等离子弧焊接:利用等离子弧的高温进行焊接。

2.1.4钨极惰性气体保护焊:使用惰性气体保护焊接区域,防止氧化。

2.2新材料的特点与应用2.2.1高性能合金材料:具有高强度、高耐腐蚀性等特点,应用于航空航天、海洋工程等领域。

2.2.2复合材料:轻质、高强度、耐磨损,应用于汽车制造、体育器材等领域。

2.2.3纳米材料:具有独特的物理和化学性能,应用于电子器件、医疗器械等领域。

2.3焊接新技术与新材料的发展趋势2.3.1焊接技术的自动化和智能化:提高焊接质量和效率。

2.3.2新材料的研发与应用:推动焊接技术的发展和创新。

2.3.3焊接过程的环保与节能:减少焊接过程中的污染和能源消耗。

2.3.4焊接技术的多功能化:实现焊接与其他加工技术的结合。

三、教学内容3.1焊接新技术的基本原理与应用3.1.1激光焊接的基本原理和应用领域。

激光焊接的特点

激光焊接的特点

一、激光焊接的主要特性激光焊接是激光材料加工技术应用的重要方面之一。

20世纪70年代主要用于焊接薄壁材料和低速焊接,焊接过程属热传导型,即激光辐射加热工件表面,表面热量通过热传导向内部扩散,通过控制激光脉冲的宽度、能量、峰值功率和重复频率等参数,使工件熔化,形成特定的熔池。

由于其独特的优点,已成功应用于微、小型零件的精密焊接中。

高功率CO2及高功率YAG激光器的出现,开辟了激光焊接的新领域。

获得了以小孔效应为理论基础的深熔焊接,在机械、汽车、钢铁等工业领域获得了日益广泛的应用。

与其它焊接技术相比,激光焊接的主要优点是:1、速度快、深度大、变形小。

2、能在室温或特殊条件下进行焊接,焊接设备装置简单。

例如,激光通过电磁场,光束不会偏移;激光在真空、空气及某种气体环境中均能施焊,并能通过玻璃或对光束透明的材料进行焊接。

3、可焊接难熔材料如钛、石英等,并能对异性材料施焊,效果良好。

4、激光聚焦后,功率密度高,在高功率器件焊接时,深宽比可达5:1,最高可达10:1。

5、可进行微型焊接。

激光束经聚焦后可获得很小的光斑,且能精确定位,可应用于大批量自动化生产的微、小型工件的组焊中。

6、可焊接难以接近的部位,施行非接触远距离焊接,具有很大的灵活性。

尤其是近几年来,在YAG激光加工技术中采用了光纤传输技术,使激光焊接技术获得了更为广泛的推广和应用。

7、激光束易实现光束按时间与空间分光,能进行多光束同时加工及多工位加工,为更精密的焊接提供了条件。

但是,激光焊接也存在着一定的局限性:1、要求焊件装配精度高,且要求光束在工件上的位置不能有显著偏移。

这是因为激光聚焦后光斑尺雨寸小,焊缝窄,为加填充金属材料。

若工件装配精度或光束定位精度达不到要求,很容易造成焊接缺憾。

2、激光器及其相关系统的成本较高,一次性投资较大。

二、激光焊接热传导激光焊接是将高强度的激光束辐射至金属表面,通过激光与金属的相互作用,使金属熔化形成焊接。

在激光与金属的相互作用过程中,金属熔化仅为其中一种物理现象。

什么叫做激光焊

什么叫做激光焊

什么叫做激光焊激光焊是一种利用激光束作为热源进行焊接的高科技焊接技术。

通过控制激光束的能量密度和焦点位置,将焊接接头处加热至熔化状态,从而实现材料的熔接。

激光焊具有焊接速度快、热影响区小、焊缝质量高等优点,因此在诸多工业领域应用广泛。

激光焊原理1.激光束产生:激光束是由激光器产生的一束聚焦光束,其具有高能量密度和方向性。

2.激光能量吸收:激光束照射到工件表面时,能量将被吸收并转化为热能。

3.材料熔化:高能激光束照射到焊接接头处,使其升至熔化温度。

4.熔池形成:材料熔化后形成熔池,在激光束作用下熔池深度逐渐增加。

5.焊缝形成:当激光束移动时,熔池逐渐凝固形成焊缝。

激光焊优点•高能量密度:可在短时间内提供高能量,加快焊接速度。

•小热影响区:激光焊热输入小,降低工件变形风险。

•高精度:激光焊焊缝质量高,具有较高的焊接质量。

•无接触焊接:激光焊是一种非接触焊接方法,适用于高精度焊接。

激光焊应用领域激光焊技术在多个领域得到了广泛应用,主要包括但不限于以下几个方面:1.汽车制造:激光焊用于汽车车身焊接,提高了焊接质量和生产效率。

2.航空航天:激光焊广泛应用于航空航天领域的零部件加工和修复。

3.电子制造:激光焊在电子零部件的微细焊接中发挥着重要作用。

4.医疗器械:激光焊被用于医疗器械的制造和装配,保证产品的质量和卫生标准。

结语总的来说,激光焊作为一种高效、高精度的焊接技术,在工业生产中具有重要意义。

随着技术的不断进步和应用范围的扩大,激光焊将继续发挥着重要作用,为各行各业的生产与制造提供更加高效、高质量的解决方案。

先进制造技术有哪些

先进制造技术有哪些

先进制造技术有哪些先进制造技术是指应用先进的科学技术手段,推动制造业实现高效、智能、绿色、可持续发展的技术。

具体来说,先进制造技术包括了一系列先进的制造方法、工艺和设备。

下面将从不同的角度探讨一些常见的先进制造技术。

一、先进工艺1. 激光加工技术:激光加工技术是利用激光器产生的高能激光束对工件进行加工的一种方法。

它具有非接触加工、高精度、高效率等特点,在3D打印、金属切割、焊接等领域得到了广泛应用。

2. 精密铸造技术:精密铸造是一种通过模具将熔融金属注入到模具中,然后冷却凝固得到所需形状的方法。

它能够生产出高精度、复杂形状的零件,被广泛应用于航天、汽车等领域。

3. 精密加工技术:精密加工技术是指能够处理毫米级以下精度的加工方法。

包括五轴联动加工、电火花加工、刻蚀加工等技术,用于加工精密部件。

二、先进设备1. 数控机床:数控机床是一种能够通过程序控制实现自动加工的机床。

它具有高精度、高效率和灵活性强等特点,被广泛应用于各类零部件的加工。

2. 机器人技术:机器人是指能够模拟和替代人类完成某些工作的自动化装置。

它具有高度的柔性和智能性,被应用于装配、喷涂、焊接等工艺中。

3. 先进材料先进材料指的是具有高强度、轻质、高温耐受性、耐腐蚀等特点的新型材料。

例如高分子复合材料、纳米材料等,被广泛应用于航空航天、汽车、电子等领域。

三、先进制造方法1. 3D打印技术:3D打印技术是一种通过将材料逐层堆叠并粘结在一起,构建出所需形状的制造方法。

它能够实现快速、个性化、可定制化生产,被应用于零部件制造、医疗器械等领域。

2. 智能制造技术:智能制造技术是指借助先进的信息技术,实现制造过程自动化、数字化和智能化的技术。

例如物联网、云计算等技术,能够提高制造过程的高效性和可追溯性。

3. 协同制造技术:协同制造是一种通过各个环节之间的信息共享和协调,实现整个制造过程高效协同的技术。

它能够提高生产效率,减少资源浪费。

四、先进制造技术的应用先进制造技术在各个领域都有广泛的应用。

激光焊接技术发展概述

激光焊接技术发展概述

激光焊接技术发展概述激光焊接技术是一种高能量密度的焊接方法,利用激光束对工件进行加热,从而实现焊接的目的。

随着科学技术的不断进步,激光焊接技术在工业生产中得到了广泛应用。

本文将对激光焊接技术的发展历程和应用领域进行概述。

一、激光焊接技术的起源激光焊接技术源于20世纪60年代初期,最早由西德的Hans-Joachim Herwig在研究激光加工过程中提出。

最初的激光焊接设备体积庞大、价格昂贵,并且只能处理一些小规模生产的应用。

然而,随着激光技术的进步和成本的降低,激光焊接技术逐渐成熟并得到广泛应用。

二、激光焊接技术的分类及特点根据激光的不同类型和加热方式,激光焊接技术可分为多种类型。

常见的激光焊接技术包括CO2激光焊接、光纤激光焊接和固体激光焊接等。

每种激光焊接技术都有其特点和适用范围。

CO2激光焊接技术具有能量高、热影响区小、焊缝质量好的特点,适用于各种金属材料的焊接。

光纤激光焊接技术则具有设备紧凑、操作便捷的特点,适用于精细焊接和高速自动化生产。

固体激光焊接技术结合了CO2激光焊接和光纤激光焊接的优点,具有高质量、高效率和高稳定性的特点,广泛应用于汽车、航空航天、电子和医疗等领域。

三、激光焊接技术的应用领域激光焊接技术在各个领域都得到了广泛的应用。

在制造业中,激光焊接技术可以用于金属构件的连接、零件的修复以及微细零件的组装。

在汽车行业,激光焊接可以提高车身的强度和刚度,提高整车的质量和安全性。

在航空航天领域,激光焊接技术可以用于飞机零部件的制造和维修。

在电子行业,激光焊接可以用于电子器件的封装和印刷线路板的制造。

在医疗领域,激光焊接技术可以用于人工关节的制造、牙科修复以及激光治疗。

四、激光焊接技术的发展趋势随着科学技术的不断进步,激光焊接技术也不断得到改进和完善。

未来,激光焊接技术的发展主要体现在以下几个方面。

首先是设备技术的创新和改进。

随着激光器的性能提高和成本的降低,激光焊接设备将变得更加紧凑、高效和智能化。

激光技术在现代工业中的应用

激光技术在现代工业中的应用

激光技术在现代工业中的应用激光技术是一种高科技技术,它在现代工业中的应用十分广泛。

激光技术通过激光器将能量转换成光,从而产生具有高亮度、高方向性、高相干性和高单色性的激光光束。

这种技术被广泛应用于工业生产、通讯、医疗、安防等领域。

本文将详细介绍激光技术在现代工业中的应用。

一、激光切割技术激光切割技术是激光技术在工业中最为广泛应用的领域之一。

激光切割技术的原理是利用高亮度、高方向性、高相干性和高单色性的激光光束对金属、非金属材料进行精密切割。

该技术具有切割速度快、切割精度高、操作简单、无污染等优势。

激光切割技术被广泛应用于汽车制造、航空航天、建筑装饰、玩具制造等众多领域。

二、激光焊接技术激光焊接技术是利用激光针对金属材料进行的一种聚焦加热的技术。

它具有加热快、焊接速度快、焊缝质量好、工艺灵活等优点。

激光焊接技术被广泛应用于汽车制造、电子产品、光学仪器、厨具制造等领域。

三、激光打标技术激光打标技术是利用激光进行标记的一种技术。

这种技术可以在表面加工雕刻出各种形状无限复杂、精度高、光洁度好的图案。

激光打标技术被广泛应用于显示器、移动通信、仪器仪表、医疗器械、消费品等领域。

四、激光电镀技术激光电镀技术是一种将激光加热局部区域使金属材料从气态或液态转化为固态并在基材上生成一层金属薄膜的技术。

这种技术具有减少污染、制造金属薄膜的速度快、镀层的厚度均匀等优点。

激光电镀技术被广泛应用于航空航天、汽车、电子产品、仪器仪表等领域。

五、激光光刻技术激光光刻是一种生产集成电路、印刷电路板等高新技术产品的重要技术。

利用激光器将图形反射到感光树脂表面,使经过感光树脂的光在刻蚀前产生化学变化,能够实现高精度的图形刻蚀。

总之,激光技术在现代工业中的应用广泛,是现代工业生产中不可或缺的技术。

未来,随着激光技术的不断进步和发展,它的应用领域还将不断扩大,为工业生产注入更多力量。

激光焊接及其应用

激光焊接及其应用

激光焊接及其应用激光焊接及其应用一、激光焊接的主要特性。

激光焊接是激光材料加工技术应用的重要方面之一。

20世纪70年代主要用于焊接薄壁材料和低速焊接,焊接过程属热传导型,即激光辐射加热工件表面,表面热量通过热传导向内部扩散,通过控制激光脉冲的宽度、能量、峰值功率和重复频率等参数,使工件熔化,形成特定的熔池。

由于其独特的优点,已成功应用于微、小型零件的精密焊接中。

高功率CO2及高功率YAG激光器的出现,开辟了激光焊接的新领域。

获得了以小孔效应为理论基础的深熔焊接,在机械、汽车、钢铁等工业领域获得了日益广泛的应用。

与其它焊接技术相比,激光焊接的主要优点是:1、速度快、深度大、变形小。

2、能在室温或特殊条件下进行焊接,焊接设备装置简单。

例如,激光通过电磁场,光束不会偏移;激光在真空、空气及某种气体环境中均能施焊,并能通过玻璃或对光束透明的材料进行焊接。

3、可焊接难熔材料如钛、石英等,并能对异性材料施焊,效果良好。

4、激光聚焦后,功率密度高,在高功率器件焊接时,深宽比可达5:1,最高可达10:1。

5、可进行微型焊接。

激光束经聚焦后可获得很小的光斑,且能精确定位,可应用于大批量自动化生产的微、小型工件的组焊中。

6、可焊接难以接近的部位,施行非接触远距离焊接,具有很大的灵活性。

尤其是近几年来,在YAG激光加工技术中采用了光纤传输技术,使激光焊接技术获得了更为广泛的推广和应用。

7、激光束易实现光束按时间与空间分光,能进行多光束同时加工及多工位加工,为更精密的焊接提供了条件。

但是,激光焊接也存在着一定的局限性:1、要求焊件装配精度高,且要求光束在工件上的位置不能有显著偏移。

这是因为激光聚焦后光斑尺雨寸小,焊缝窄,为加填充金属材料。

若工件装配精度或光束定位精度达不到要求,很容易造成焊接缺憾。

2、激光器及其相关系统的成本较高,一次性投资较大。

二、激光焊接热传导。

激光焊接是将高强度的激光束辐射至金属表面,通过激光与金属的相互作用,使金属熔化形成焊接。

焊接新技术-激光焊

焊接新技术-激光焊

激光焊一、激光焊原理激光是指激光活性物质(工作物质)受到激励,产生辐射,通过光放大而产生一种单色性好、方向性强、光亮度高的光束。

经透射或反射镜聚焦后可获得直径小于0. 01 mm、功率密度高达106~l0l2W/cm2的能束,可用作焊接、切割及材料表面处理的热源。

激光焊实质上是激光与非透明物质相互作用的过程,这个过程极其复杂,微观上是一个量子过程,宏观上则表现为反射、吸收、加热、熔化、汽化等现象。

二、激光焊的特点:与常规电弧焊方法相比,激光焊具有以下特点:1.聚焦后的激光束功率密度可达105 ~107W/cm2,甚至更高,加热速度快,热影响区窄,焊接应力和变形小,易于实现深熔焊和高速焊,特别适于精密焊接和微细焊接。

2.可获得深宽比大的焊缝,焊接厚件时可不开坡口一次成形。

激光焊的深宽比目前已超过12:1。

3.适宜于焊接一般焊接方法难以焊接的材料,如难熔金属、热敏感性强的金属以及热物理性能差异悬殊、尺寸和体积悬殊工件间的焊接;甚至可用于非金属材料的焊接,如陶瓷、有机玻璃等。

4.可借助反射镜使光束达到一般焊接方法无法施焊的部位;YAG激光和半导体激光可通过光导纤维传输,可达性好。

5.可穿过透明介质对密闭容器内的工件进行焊接,如可用于置于玻璃密封容器内的铍合金等剧毒材料的焊接。

6.激光束不受电磁干扰,不存在X射线防护问题,也不需要真空保护。

与此同时,激光焊接也存在以下缺点:1.激光焊难以焊接反射率较高的金属;2.对焊件加工、组装、定位要求相对较高;3.设备一次性投资大;三激光焊的应用自20世纪60年代美国采用红宝石激光器在钻石上打孔以来,激光加工技术经过几十年的发展,已成为现代工业生产中的一项常用技术。

20世纪70年代,高功激光器的出现,开辟了激光应用于焊接的新纪元。

近年来,激率(数千瓦)CO2光焊在车辆制造、钢铁、能源、宇航、电子等行业得到了日益广泛的应用。

实践证明,采用激光焊,不仅生产率高于传统的焊接方法,而且焊接质量也得到了显著的提高。

激光焊接技术的研究现状及发展趋势探究

激光焊接技术的研究现状及发展趋势探究

激光焊接技术的研究现状及发展趋势探究【摘要】激光焊接技术是一种高效、精密的焊接方法,被广泛应用于工业生产中。

本文首先介绍了激光焊接技术的基本原理,包括激光束的生成和聚焦等机理。

接着介绍了激光焊接技术的研究现状,包括其在材料连接、电子器件制造等领域的应用。

结合最新的研究成果,探讨了激光焊接技术在工业生产中的应用前景和发展趋势。

分析了激光焊接技术面临的挑战,如焊缝质量控制、成本降低等问题,并提出了未来的发展展望。

激光焊接技术的不断创新和改进,将进一步推动工业制造领域的发展,为提高产品质量和生产效率提供重要支持。

【关键词】激光焊接技术、研究现状、发展趋势、工业应用、未来挑战、基本原理、总结与展望1. 引言1.1 背景介绍传统的焊接方法存在着一定的局限性,如变形大、焊道狭窄、焊缝不均匀等问题。

而激光焊接技术通过高能密度的激光束,可以实现快速、高精度焊接,避免了传统焊接方法的缺点。

激光焊接技术被认为是未来焊接领域的发展方向。

本文将探讨激光焊接技术的基本原理、当前研究现状、工业生产中的应用情况,以及未来的发展趋势和挑战。

通过对激光焊接技术的深入研究,可以更好地了解这一技术的优势和局限性,为其未来的发展提供有力支持和指导。

2. 正文2.1 激光焊接技术的基本原理激光焊接技术的基本原理是利用高功率密度激光束对工件进行瞬时加热,使其局部熔化并在熔池中实现焊接。

激光光束经过透镜聚焦后在焊接区域形成一个极小的焦点,能量集中,可以快速提高工件表面温度,达到熔化和接合的目的。

激光焊接技术的基本过程包括预热、熔化、混合和冷却四个阶段。

预热阶段是指激光束在焊缝区域加热工件并提高表面温度;熔化阶段是指工件局部熔化形成熔池;混合阶段是指添加适量的填充材料,如焊丝,以填补焊缝;冷却阶段是指熔化部分冷却形成焊接接头。

激光焊接技术具有高能量密度、高效率、精密焊接等优点。

通过调节激光功率、加工速度和焊接参数,可以实现对不同材料的焊接操作,包括金属、塑料、陶瓷等材料。

机械设计基础机械设计中的创新材料与新工艺

机械设计基础机械设计中的创新材料与新工艺

机械设计基础机械设计中的创新材料与新工艺机械设计是指通过制定机械构造方案、进行技术计算和力学分析等步骤,实现对机械产品形体和内部构造的设计。

在机械设计过程中,创新材料与新工艺的应用起着至关重要的作用。

本文将探讨创新材料与新工艺在机械设计中的应用,并分析其对机械设计的影响。

一、创新材料在机械设计中的应用1. 高强度材料在现代机械设计中,高强度材料的应用愈发广泛。

高强度材料具有优异的力学性能,可以使机械零件在相同工作条件下减小尺寸和重量,提高整机的强度和刚度。

例如,航空航天领域广泛使用的钛合金,具有低密度、高强度和优良的耐腐蚀性能,适用于制造轻量化的航空发动机零件、航天器结构等。

2. 高温材料随着工业技术的不断进步,越来越多的机械设备需要在高温环境下工作。

高温材料的应用可以提高机械设备的耐热性能和稳定性。

例如,镍基高温合金具有良好的抗氧化性能和高温强度,广泛应用于航空发动机、燃气轮机等高温工况的零部件。

3. 复合材料复合材料由两种或多种不同材料组合而成,具有综合性能优良的特点。

机械设计中常用的复合材料有碳纤维复合材料和玻璃纤维复合材料。

复合材料具有轻质、高强度、高刚度、耐腐蚀、耐磨损等优点,可以广泛应用于航空、航天、汽车、体育器材等领域。

4. 智能材料智能材料是一类能够感知外界环境并做出相应响应的材料。

在机械设计中,智能材料的应用可以实现机械设备的智能化、自适应和自诊断等功能。

常见的智能材料有形状记忆合金、压电材料和磁流变材料等。

二、新工艺在机械设计中的应用1. 3D打印技术3D打印技术是一种快速成型技术,可以通过将数字模型逐层打印出来,实现对复杂形状的零部件的制造。

它具有制造周期短、灵活性高、节约材料等优点,在机械设计中得到了广泛应用。

例如,利用3D 打印技术可以制造出与传统工艺难以实现的复杂形状的零部件,提高了机械设备的性能和功能。

2. 激光技术激光技术在机械设计中的应用也越来越广泛。

激光技术可以实现对材料的切割、焊接、打孔等加工,具有非接触、高精度、高速度等优点。

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激光焊及其他激光加工技术上课时间:第四周-第六周学时数:6个学时重点:1. 激光焊接基本原理2. 激光焊的工艺3. 激光复合焊接难点:1. 激光的产生过程、特点及其在加工中的应用2. 激光焊原理3. 激光复合焊课堂讨论:1. 激光是什么?激光如何产生?2. 激光有什么特点?3. 激光有哪些用途?激光用在材料加工(尤其是焊接)上,有哪些优势?1. 激光的基本概念1.1 激光的概念激光的英文单词为Laser,其实它是以下英文短语的首字母:“Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation”。

激光这个外来词在进入中国的时候,它的中文意思是“通过射线的受激发射形成的光放大”,为了称呼上的方便,简称为“激光”。

另外,还有“镭射”的翻译。

1.2 激光的产生原理爱因斯坦发现,物质中的粒子在受到光的辐射时,会产生光的受激吸收,如图1所示。

光的受激吸收指的是处于较低能级E1的粒子由于吸收能量为hν=E2 - E1的外来光子而从E1跃迁到较高的能级E2上去的过程,光子的辐射能被粒子所吸收,变成粒子的内能。

图1 光的受激吸收示意图由于粒子在高能态下不稳定,会发生从高能级向低能级的跃迁过程,存在光的受激辐射现象,如图2所示。

光的受激辐射指的是当原子受外来的能量为hν的光子激励下,从高能级跃迁到低能级时,原子发射一个与外来光子一模一样的光子的过程。

这里指的一模一样包括光子的频率、传播方向、偏振方向及相位。

图2 光的受激辐射示意图激光的产生原理如图3所示。

采用激励能源将激光活性物质激励至高能态,即使得处于高能级的粒子数量大于处于低能级的粒子数量,该种状态称为“粒子数反转”。

在这种状态下,光的受激辐射强于光的受激吸收,受激辐射占主导地位。

由此,产生的受激辐射的光在谐振腔的反射镜作用下,在谐振腔中做往复传播,光子的数量不断增多,与谐振腔的轴向相互平行的光束得到了增强,而不平行的光束则离开了谐振腔。

最终,在谐振腔中往复传播的光子的频率、传播方向、偏振方向、相位都高度一致。

当光束离开谐振腔时,得到了频率、传播方向、偏振方向和相位高度一致的光束,即光通过介质后得到了加强,成为了激光。

图3 激光产生的原理图1.3 激光的特点激光具有以下特点:•亮度高,能量密度大•方向性好•单色性好,频率(波长)一致•相干性好图4为激光与自然光在波长(频率)上的对比。

图4 激光与自然光在频率上的比较1.4 激光器的种类由激光产生的原理可以看到,激光器产生激光,必须具备三个基本部分:工作物质、谐振腔和激励能源。

激光器一般按产生激光工作物质的不同来进行分类,包括:●固体激光器:如红宝石激光器、Nd:YAG激光器等。

●气体激光器:如He-Ne激光器、CO2 激光器●半导体激光器●液体激光器●化学激光器●自由电子激光器目前,固体激光器和气体激光器已经获得了广泛应用。

固体激光器是将产生激光的粒子掺于固体基质中,其浓度比气体大,它输出的波长为1. 06μm。

气体激光器以气体或金属蒸气作为工作介质,产生平均为10. 6μm的红外激光,连续工作并输出很高的功率。

一台800W的Nd: YAG激光器的有效功率相当于3kW CO2激光器的功率。

随着现代制造技术的发展,激光器的功率不断提高,图5为激光器功率的发展过程示意图。

图5 激光器功率的发展过程1.5 激光的能量特征对激光光束的能量分布通常采用横模和纵模来描述。

横模描述的是激光场强在横向(光轴横截面)上的分布特征TEM mn(m、n:分别为两个垂直方向出现暗线的次数)。

图6为激光横模的能量分布示意图,分别为轴对称横模和旋转对称横模的能量分布形式。

激光的横模对激光热加工有重要意义,反映了能量在光束横截面上的集中程度,图7为TEM00模,也称为基模,它的能量分布模式示意图如图7所示,基模是能量密度最为集中的能量模式,最适合用于材料加工过程。

图6 激光横模的能量分布示意图图7 基模的能量分布模式1.6 激光的应用1916年,爱因斯坦首次提出了光受激辐射的概念。

1960年7月美国科学家梅曼成功研制了第一台红宝石激光器,从此,激光开始在各个领域获得了广泛的应用。

激光在材料加工中的主要应用领域如图8所示,其主要应用在激光切割、激光焊接和激光打标上。

图9为激光切割的图片。

图8 激光在材料加工中的应用情况图9 激光切割的应用除了材料加工外,激光还被广泛的应用于军事领域,如图10所示。

图10 激光在军事上的应用2. 激光焊的基本原理激光焊是以聚焦的激光束作为能源轰击焊件所产生的热量进行焊接的一种高效精密的焊接方法2.1 激光焊的优点•焊缝组织晶粒细小,接头综合力学性能良好•焊缝中有害杂质含量较低•焊道窄,熔深大,工件收缩和变形小•生产效率高,易于实现生产过程自动化•可焊到性好,能够焊接其他焊接方法难以焊到的位置2.2 激光焊的设备目前应用较多的激光焊设备包括固体激光器,例如红宝石激光器、掺钕钇铝石榴石YAG激光器、钕玻璃激光器等,和气体激光器,例如CO2激光器、或CO2 + H2 + He的混合气体激光器。

固体激光器的结构示意图如图11和图12所示。

YAG固体激光器产生激光的过程如图13所示,可将几个Nd:YAG棒串联起来获得高功率的激光束,每个独立的棒可通过透镜引导并规则的排列起来。

目前Nd:YAG激光器系统多达8个腔,输出可达4kW功率。

图15为YAG激光器焊接系统,固体激光器的一大优势是,YAG激光器产生的激光可在光纤中传播,而光纤具有柔性、灵活等特点,大大的提高了激光焊接的可焊到性。

图11 固体激光器的结构示意图图12 固体激光器的组合结构示意图图13 YAG固体激光器产生激光的过程示意图图14 1kW的脉冲Nd:YAG激光器图15 YAG激光器焊接系统CO2气体激光器产生激光过程的示意图如图16所示。

为了保证输出激光的单色性,需要控制工作物质的温度在某一范围内,在气体激光器中,一般通过气流的流动将热量从放电腔中带走。

因此,为了保证工作物质的散热,气体激光器的体积一般较大。

图17为CO2气体激光器焊接系统,CO2气体激光的传输通过镜面组来进行。

1. 激光束;2. 切向排风机;3. 气流方向;4. 热交换器;5. 后镜;6. 折叠镜;7. 高频电极;8. 输出镜;9. 输出窗口图16 CO2气体激光器系统图17 CO2气体激光器焊接系统图18为一般激光焊设备的结构图,激光焊设备由激光器(聚光器、谐振腔、氙灯、电源、控制系统)、光学偏转聚焦系统、光束检测器、工作台、控制系统等组成。

图18 激光焊设备的组成示意图2.3 激光焊的原理(1) 激光焊的特点●光加热,需要考虑物质与激光的相互作用,激光加工的可焊到性好●能量密度集中,焊缝细窄,焊缝的组织细小,熔池温度高,可以提高焊接速度,以提高焊接生产效率●熔池温度高,金属发生汽化,可获得较大的熔深(2) 激光与物质的相互作用理解激光与物质的相互作用可以更好的理解激光焊接的加热过程。

激光与物质之间的相互作用包括反射、透射和吸收。

其中,物质对激光的吸收是产生焊接热的主要来源。

影响激光与物质相互作用的因素包括激光的功率密度、作用时间、波长和材料表面对激光的吸收率等。

激光功率对吸收率的影响为:激光功率<105W/cm2,吸收率较低;而当激光功率>106W/cm2时,材料开始发生汽化,吸收率发生突变。

激光波长对吸收率的影响如下:激光的波长越长,金属的反射率越高,吸收率越低。

金属的物理性能对吸收率也有一定影响:对于波长>2μm的激光,金属自由电子的密度越大,金属对激光的反射率越高,也即是金属导电性能越好,对红外激光的吸收率越低。

图19为激光反射率与激光波长之间的关系。

材料的表面状况,如表面上的氧化膜、粗糙度及涂层情况等,都会对激光的吸收率产生影响。

图19 激光波长对反射率的影响(3) 激光焊的分类按照焊接方式分类,激光焊可以分为脉冲激光焊和连续激光焊。

脉冲激光焊又称微型激光焊,适用于微型电子元器件和薄板的焊接;连续激光焊则适用于大型、厚件的焊接。

比较重要的是按照激光焊的原理进行分类,可以分为热传导焊接和深熔焊:激光热传导焊接指的是激光加热工件表面,热量通过热传导向内部扩散,通过控制激光脉冲的宽度、能量、峰值功率和重复率等参数,使工件熔化,形成特定的熔池;激光功率密度低,用于焊接薄壁材料和低速焊接。

激光深熔焊指的是金属材料瞬时汽化,在激光束中心处形成小孔(或称匙孔),通过小孔激光束能量传入工件深部,且几乎全部得到吸收。

主要在高功率CO2和高功率YAG 激光器焊接时出现。

激光热导焊产生的条件为:功率密度小(105w/cm2),金属表面未形成气化,一般为横流、多阶模;其过程为:表面光热→表面温度升高并熔化→通过热传导扩大熔化区;具有以下特点:●熔深浅、轮廓近似球形;●激光大部分被反射;●薄小零件的焊接;●焊接速度慢。

图20为典型的激光热传导焊焊缝。

图20 典型的激光热传导焊缝激光深熔焊产生的条件为:功率密度足够大(106w/cm2);其过程为:表面光热→极短时间内熔化汽化(10-8~10-6s) →金属蒸汽逸出形成反压凹坑→吸收进一步加强→蒸汽压进一步增强,进一步加深加宽小凹坑→力平衡后形成稳定小孔→小孔的移动形成焊缝;具有以下特点:●等离子体;●小孔的形成。

激光深熔焊是激光焊最主要的应用方式。

图21为激光深熔焊过程的示意图,在激光焊的熔池中,由于激光的加热功率密度较高,金属发生瞬间汽化,金属蒸汽离开熔池的反冲力与熔池液柱静压力和表面张力形成力学平衡,从而形成稳定的小孔。

图21 激光深熔焊过程示意图激光深熔焊过程中,小孔的形成和在熔池中的存在是激光深熔焊中最重要的特征。

小孔的存在使得激光焊的熔池具有气、液、固三相共存的特点,也是激光焊获得较大熔深的关键,需要重点掌握。

图22-图24给出了激光深熔焊中熔池和小孔的几何特征、熔池流动特点和小孔对激光的吸收过程。

图25为典型的激光深熔焊的焊缝。

1 激光束2 焊接熔池3 小孔4 焊缝宽度5 熔池深度图22 激光深熔焊熔池和小孔的几何特征1 激光束2 小孔后部流动区3 小孔内流动区图23 激光深熔焊腔内液体金属的流动情况1 激光束2 等离子体3 熔池后部熔化区4 激光运动方向图24 小孔内激光的吸收过程图25 典型的激光深熔焊焊缝图26为激光热导焊与激光深熔焊的焊接过程比较。

激光热导焊激光深熔焊图26 激光热导焊与激光深熔焊的比较在激光深熔焊过程中,还存在着以下几种效应:●光致等离子体●壁聚焦效应●净化效应。

讨论:1. 与电弧焊相比,激光焊有什么特点?2. 激光热导焊和激光深熔焊各有什么特点?激光深熔焊有哪些显著的优势?3. 激光深熔焊过程中,小孔是如何产生的?2.4 激光焊的主要工艺参数激光焊的主要工艺参数包括激光功率、焊接速度、离焦量和保护气体。

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