激光焊接教材..

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激光加工简介
激光加工的一般原理
激光加工是一种重的高能束加工方法，它是利用激光 高强度、高亮度、方向性好、单色性好的特性，通过一系列 的光学系统聚焦成平行度很高的微细光束（直径几微米至几 十微米），获得极高的能量密度（108 ~ 1010 w/cm 2）照射 到材料上，使材料在极短的时间内（千分之几秒甚至更短） 熔化甚至气化，以达到加热和去除材料的目的。
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激光焊接工艺参数
(2)激光脉冲波形：激光脉冲波形在激光焊接中是一个重要问题， 尤其对于薄片焊接更为重要。当高强度激光束 射至材料表面，金属表面将会有60~98%的激光 能量反射而损失掉，且反射率随表面温度变化。 在一个激光脉冲作用期间内，金属反射率的变 化很大。 (3)激光脉冲宽度：脉宽是脉冲激光焊接的重要参数之一，它既是区 别于材料去除和材料熔化的重要参数，也是决 定加工设备造价及体积的关键参数。
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激光加工简介
激光加工特点
容易实现自动：激光束传输方便，易于控制，便于与机器人 、自动检测、计算机数字控制等先进技术相 结合。 通用性强： 用一台激光器给变不同的导光系统，可以处 理各种形状和尺寸的工件。也可以选择适当 的加工条件，用同一台装置进行切割、打孔 、焊接和表面处理等多种加工。 节能节材： 激光束的能量利用率为常规加工工艺的 10~1000倍，激光切割可以节省材料 15%~30%。
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激光焊接工艺参数
(4)保护气体：激光焊接过程常使用惰性气体来保护熔池 。大多数 应用场合则常使用氦、氩、氮等气体作保护，使工 件在焊接过程中免受氧化。 (5)透镜焦距：焊接时通常采用聚焦方式会聚激光，一般选用 63~254mm(2.5~10)焦距的透镜。 (6)焦点位置：焊接时，为了保持足够功率密度，焦点位置至关重 要。焦点与工件表面相对位置的变化直接影响焊缝 宽度与深度。
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激光焊接机
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激光焊接机原理
激光焊接是将高强度的激光束辐射至金属面，通过激 光与金属的相互作用，金属吸收激光转化为热能使金属熔 化后冷却结晶形成焊接。
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激光焊接机原理
激光焊接的机理有两种：
1、热传导焊接：当激光 照射在材料表面时，一部 分激光被反射，一部分被 材料吸收，将光能转化为 热能而加热熔化，材料表 面层的热以热传导的方式 继续向材料深处传递，最 后将两焊件熔接在一起。
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激光焊接工艺参数
(3)材料吸收值：材料对激光的吸收取决于材料的一些重要性能， 如吸收率、反射率、热导率、熔化温度、蒸发温 度等，其中最重要的是吸收率。 (8)激光束位置：对不同的材料进行激光焊接时，激光束位置控制 着焊缝的最终质量，特别是对接接头的情况比搭 接结头的情况对此更为敏感。 9)焊接起始、终止点的激光功率渐升、渐降控制。激光深熔焊接时， 不管焊缝深浅，小孔现象始终存在。当焊接过程终止、关闭功率开 关时，焊缝尾端将出现凹坑。另外，当激光焊层覆盖原先焊缝时， 会出现对激光束过度吸收，导致焊件过热或产生气孔。
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激光焊接发展及应用举例
激光热传 导焊接
激光填 丝焊接
激光深熔 焊接
激光焊接技术
脉冲激光 焊接 激光-电弧 复合焊接 激光 钎焊
激光 点焊
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激光焊接发展及应用举例
汽车传动零部件激光焊接
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激光焊接发展及应用举例
用激光可以焊接 一些要求强度高、 变形小,用传统 方法无法焊接的 特种材料的汽车 零部件
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激光焊接发展及应用举例
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激光焊接发展及应用举例
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机器人激光焊
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激光加工简介
激光加工特点
适应性强： 激光加工的功率密度高，几乎能加工任何材料， 如各种金属、陶瓷、石英、金刚石、橡胶等。 加工精度高：激光束可聚焦成微米级的光斑（理论上直径可小 于1um），适合精密微细加工。 加工质量好：激光加工能量密度高，热作用时间很短，整个加 工区几乎不受热的影响，工件热变形极小，故可 加工对热冲击敏感的材料。 加工速度快： 激光加工只需0.01s，切割比常规方法提高效率率 效率高 8~20倍，激光焊接可提高效率30倍，微调薄膜电 阻可提高1000倍，提高精度1~2个数量级。
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激光焊接接头
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激光焦点示意图
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激光焊接工艺参数
激光功率
焊接速度 离焦量
保护气体
激光焊接的 主要参数
激光模式
ห้องสมุดไป่ตู้
脉冲参数 坡口间隙
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激光焊接的工艺参数
对于一般激光焊接的工艺参数：
(1)功率密度：功率密度是激光加工中最关键的参数之一。采用较高 的功率密度，在微秒时间范围内，表层即可加热至 沸点，产生大量汽化。因此，高功率密度对于材料 Add Your Title 去除加工，如打孔、切割、雕刻有利。对于较低功 率密度，表层温度达到沸点需要经历数毫秒，在表 层汽化前，底层达到熔点，易形成良好的熔融焊接。 因此，在传导型激光焊接中，功率密度在范围在 104 ~ 106 w / cm2
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激光焊接工艺参数
对于激光深熔焊接的主要工艺参数：
(1)激光功率：激光焊接中存在一个激光能量密度阈值，低于此 值，熔深很浅，一旦达到或超过此值，熔深会大幅 度提高。只有当工件上的激光功率密度超过阈值 （与材料有关），等离子体才会产生，这标志着稳定 深熔焊的进行。 (2)光束焦斑；光束斑点大小是激光焊接的最重要变量之一，因为 它决定功率密度。 (3)焊接速度：焊接速度对熔深影响较大，提高速度会使熔深变 浅，但速度过低又会导致材料过度熔化、工件焊穿。 所以，对一定激光功率和一定厚度的某特定材料有 一个合适的焊接速度范围，并在其中相应速度值时 可获得最大熔深。
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激光焊接
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激光的定义
激光是受激发射光（Laser-Light amplification by stimulated emission of radia-tion)，是利用辐射激发光放大原理， 使工件物质受激而产生一种单色性高、方向性好 及亮度大的光，经透镜或反射镜高度聚焦后，供 给焊接、切割或材料表面处理等所需的高功率密 度热源。
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激光焊接工艺参数
(4) 离焦量：对焊接质量的影响。 激光焊接通常需要一定的离焦 量，因为激光焦点处光斑中心的功率密度过高，容易 蒸发成孔。离开激光焦点的各平面上，功率密度分布 相对均匀。 离焦方式有两种：正离焦与负离焦。 焦平面位于工件上方为正离焦，反之为负离焦。 按几何光学理论，当正负离焦平面与焊接平面距离相等时，所 对应平面上功率密度近似相同，但实际上所获得的熔池形状不同。 负离焦时，可获得更大的熔深，这与熔池的形成过程有关。实验表 明，当要求熔深较大时，采用负离焦；焊接薄材料时，宜用正离焦。