3.32 激光焊接与等离子束焊接比较讲解
(完整版)等离子焊接理论、操作与故障处理
一、等离子弧焊接方法及工艺特点1.等离子焊接原理等离子态是除固态、液态、气态之外的第四种物质存在形态。
等离子焊接是从钨级氩弧焊的基础上发展起来的一种高能焊接方法。
钨级氩弧焊是自由电弧，而等离子电弧是压缩电弧。
等离子弧是离子气被电离产生高温离子化气体，并经过水冷喷嘴，受到压缩，从而导致电弧的截面积变小，电流密度增大，电弧温度增高。
等离子电弧能量密度可达10５-10６W/cm２，比自由电弧（约10５W/cm２以下）高，其温度可达18000-24000K，也高于自由电弧（5000-8000K）很多。
因此，等离子电弧挺度比自由电弧好，指向性好，喷射有力，熔透能力强，可比自由电弧一次焊透更厚的金属。
因此，等离子电弧焊接与电子束（能量密度105W/mm2）、激光束（能量密度105W/mm2）焊接一同被称为高能密度焊接。
等离子焊接示意图如下图：等离子焊接原理示意图2.等离子电弧的种类等离子电弧主要分为三种类型：◆非转移型等离子电弧主要用于非金属材料的焊接。
◆转移型等离子电弧主要用于金属材料的焊接。
◆联合型等离子电弧主要用于微束等离子的焊接。
3.等离子基本焊接方法按焊缝成型原理，等离子焊接有两种基本的焊接方法：熔透型和小孔型等离子焊接。
◆熔透型等离子焊接在焊接过程中离子气较小，弧柱的压缩程度较弱，只熔透工件，但不产生小孔效应的等离子焊接方法。
其焊缝成型原理与氩弧焊类似，主要用于薄板焊接及厚板多层焊。
◆小孔型等离子焊接利用小孔效应实现等离子弧焊接的方法称为小孔型等离子焊接。
由于等离子具有能量集中﹑电弧力强的特点，在适当的参数条件下，等离子弧可以直接穿透被焊工件，形成一个贯穿工件厚度方向的小孔，小孔周围的液体金属在电弧力﹑液态金属表面张力以及重力下保持平衡，随着等离子弧在焊接方向移动，熔化金属沿着等离子弧周围熔池壁向熔池后方流动，并逐渐凝固形成焊逢，小孔也跟着等离子弧向前移动，如下图所示。
小孔效应示意图小孔效应的优点在于可以单道焊接厚板，一次焊透双面成型。
电子束焊接与激光焊接的比较
电子束焊接与激光焊接的比较一、前言电子束技术起源于20世纪50年代，10年后激光器诞生，激光加工技术的研究与应用随即展开。
电子束与激光加工的应用领域大体相同，这是因为他们同属于高能密度束流加工技术，其能量密度在同一段数量级，远高于其他热源。
同时，他们与材料的作用原理也极其相近。
二、电子束与激光加工的原理电子束加工（electron beam machining，EBM）是在真空条件下，利用电子枪中产生的电子经加速、聚焦后能量密度为106～109W/cm2的极细束流，高速（光速的60%~70%）冲击到工件表面，并在极短的时间内，将电子的动能大部分转换为热能，形成“小孔”效应，使工件被冲击部位的材料达到几千摄氏度，致使材料局部熔化或蒸发，达到焊接目的。
激光器利用原子受激辐射的原理，使物质受激而产生波长均一，方向一致和强度非常高的光束。
通过光学系统将激光束聚焦成尺寸与光波波长相近的极小光斑，其功率密度可达105～1011W/cm2，温度可达一万摄氏度，将材料在瞬间熔化和蒸发。
激光焊接分为热导焊和深熔焊，在深熔焊中，巨大的能量同样可以形成“小孔”效应，并随着工件的移动，“小孔”身后的材料迅速冷却凝固成为焊缝。
与传统焊接技术比较，激光焊接与电子束焊接都具有更多优异的特性。
能量密度高（大于105W/cm2）；焊接速度高（一般可以达到5~10米/分钟）；热影响区窄（仅为焊缝宽度的10%~20%）；热流输入少、工件变形小；易实现自动控制、可在线检测焊缝质量；非接触加工、无后续加工。
三、电子束与激光焊的性能比较至今，电子束焊经过不断发展已经成为一种成熟的加工技术，无论是汽车制造，还是航空航天，都起着举足轻重的作用。
而40多年来，激光加工已从实验室走向了实用化阶段，并进入了原来由电子束加工的各个领域，大有取代电子束加工的势头。
但实践证明，激光和电子束作为高能量密度热源，除了具有很多相同技术特点外，在技术和经济性能上，针对不同的应用场合，仍有各自不同的特点。
《激光焊接工艺》课件
硬度检测
对焊缝进行拉伸、弯曲、冲击等试验，检 测其力学性能。
通过硬度计测量焊缝及热影响区的硬度， 判断材料的冶金状态。
焊接质量的控制措施与标准
控制焊接参数
选择合适的激光功率、焊接速度、光斑直径 等参数，确保焊接质量稳定。
控制母材与填充材料
确保母材与填充材料的冶金性能符合要求， 减少杂质与气体含量。
《激光焊接工艺》 ppt课件
THE FIRST LESSON OF THE SCHOOL YEAR
目录CONTENTS
• 激光焊接技术概述 • 激光焊接设备与材料 • 激光焊接工艺参数 • 激光焊接质量检测与控制 • 激光焊接技术的发展趋势与展望
01
激光焊接技术概述
激光焊接技术的定义
激光焊接技术是一种利用高能激光束 照射在材料表面，使材料熔化、冷却 并形成连接的工艺方法。
。
01
激光焊接设备与材 料
激光焊接设备的种类与特点
脉冲激光焊接机
适用于薄板、有色金属的精密焊接，具有能 量集中、热影响区小等特点。
光纤激光焊接机
具有光束质量好、聚焦光斑小、能量密度高 等特点，广泛应用于各种材料的焊接。
连续激光焊接机
适用于厚板、高熔点金属的焊接，具有焊接 速度快、深宽比大等特点。
通过添加填充金属丝，提高焊接质量和效率。
3
激光复合焊接技术
结合激光焊接和电弧焊接的优势，实现高效、高 质量的焊接。
激光焊接技术的未来发展方向
智能化控制
利用先进的传感器和控制系统，实现激光焊接过程的 智能控制。
高能束流加工技术
结合激光、电子束和离子束等高能束流加工技术，提 高加工效率和精度。
新型激光器研发
激光焊接的特点【详解】
激光焊接原理及特点，你了解多少呢？一、激光焊原理激光焊接采用激光作为焊接热源，机器人作为运动系统。
激光热源的特殊优势在于，它有着超乎寻常的加热能力，能把大量的能量集中在很小的作用点上，所以具有能量密度高、加热集中、焊接速度快及焊接变形小等特点，可实现薄板的快速连接。
当激光光斑上的功率密度足够大( >106 W/ cm2 )时，金属在激光的照射下迅速加热，其表面温度在极短的时间内升高至沸点，金属发生气化。
金属蒸气以一定的速度离开金属熔池的表面，产生一个附加应力反作用于熔化的金属，使其向下凹陷，在激光斑下产生一个小凹坑。
随着加热过程的进行，激光可以直接射入坑底，形成一个细长的“小孔”。
当金属蒸气的反冲压力与液态金属的表面张力和重力平衡后，小孔不再继续深入。
光斑密度很大时，所产生的小孔将贯穿于整个板厚，形成深穿透焊缝。
小孔随着光束相对于工件而沿着焊接方向前进。
金属在小孔前方熔化，绕过小孔流向后方，重新凝固形成的焊缝。
二、激光焊接方法的特点激光焊接方法具有如下特点：1、能量密度高、适合于高速焊接。
2、焊接时间短、材料本身的热变形及热影响区小，尤其适合高熔点、高硬度加工。
3、无电极、工具等的磨损消耗。
4、对环境无污染。
5、可通过光纤实现远距离、普通方法难以达到的部位、多路同时或分时焊接。
6、很容易改变激光输出焦距及焊点位置。
7、很容易搭载到机器人装置上。
激光复合焊接技术具有显著的优点。
对于激光复合焊接，优点主要体现在：无烧穿时焊缝背面下垂的现象，适用范围更广三、激光- 电弧复合热源焊接的主要形式1、激光- TIG 复合焊接激光与TIG 复合焊接的特点是：(1)利用电弧增强激光作用，可用小功率激光器代替大功率激光器焊接金属材料。
(2)在焊接薄件时可高速焊接。
(3)可增加熔深，改善焊缝成形，获得优质焊接接头。
(4)可以缓和母材端面接口精度要求。
2、激光- 等离子弧复合焊接激光等离子复合焊接采用同轴方式。
激光焊接技术PPT课件
于铝合金等材料的焊接，有很明显的改进作用。
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图3.9 氙灯放电波形
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当焊接工件以一定速度移动时，激光熔斑相互重 叠，重叠率由工件移动速度和激光重复频率来决 定。这种焊接状态与单脉冲点焊不同，当一个激 光脉冲聚焦的光斑照射到焊缝处时，前一个激光 脉冲已将该处金属材料加热，且前一个光斑照射 的部份金属已呈熔融状态，尚未来得及凝固或者 说未能完全凝固。因而这个激光脉冲到来时，焊 缝处的温度升高，金属的反射率降低，并不需要 前置尖峰脉冲的激光波形。一般可以通过重复的 熔斑对工件实现密封焊接，这是国内外目前使用 最多的激光脉冲波形。
氮气室上部有透光平板玻璃，允许波长为1064nm 的激光光束射入到焊件的焊缝上，氮气室内充满 氮气，这样被焊接金属零件在加热熔化过程中就 不会氧化，如焊接钢类零件或不锈钢类零件时， 得到的焊缝是闪亮的，密封效果也好。
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图3.16 氮气室示意
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在要求高度密封、漏气率很低的工件焊接时，最 好使用氩气，焊接效果会更好，一次焊接密封成 功率高，而且焊缝美观。
散角θ有关，即
D＝Fθ
焊接0.5～1mm厚钢板时，聚焦镜焦距通常是100～
200mm，对光斑尺寸要求并非十分严格，因而离焦
量的选取也有较大的范围。激光焊接金属膜片时，
要求熔斑直径小，聚焦镜的焦距也小，在这种情况
下离焦量的选择要谨慎精选pp，t课件2离021 焦量不宜太大。
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六、保护气体
在一些对焊接技术要求严格的场合，如要求焊缝 美观、密封、无氧化痕迹的产品，或是易于氧化 难于焊接的铝合金材料，在焊接过程中就必须施 加保护气体。
激光焊接工艺参数解析
激光焊接工艺参数解析激光焊接因具有高能量密度、深穿透、高精度、适应性强等优点而受到航空航天、机械、电子、汽车、造船和核能工程等领域的普遍重视。
尤其在汽车生产中，无论是车身组装还是汽车零部件的生产，激光焊接都得到了广泛的应用。
据有关资料统计，欧美工业发达国家50%~70%的汽车零部件都是用激光加工完成的，其中主要以激光焊接和切割为主,激光焊接在汽车生产中已成为标准工艺。
影响激光焊接质量的工艺参数比较多，如功率密度、光束特性、离焦量、焊接速度、激光脉冲波形和辅助吹气等。
功率密度功率密度是激光焊接中最关键的参数之一。
采用较高的功率密度，在几秒或几微秒时间内，可迅速将金属加热至熔点，形成良好的熔融焊接。
激光光束的聚焦光斑直径与激光器输出光束的模式密切相关，模式越低，聚焦后的光点越小，焊缝越窄，热影响区越小。
Nd：YAG固体激光器的光束模式为TEMOO o激光脉冲波形激光脉冲波形在激光焊接中十分重要（尤其是对薄片焊接）。
当高强度激光束射至材料表面时，金属表面将会有60%~90%的激光能量因反射而损失掉，且反射率随表面温度不同而改变。
在一个激光脉冲作用期间内，金属反射率的变化很大，例如正弦波，适用于散热快的工件，飞溅小但熔深浅；方波适用于散热慢的工件，飞溅大但熔深大。
通过快速渐升、渐降功率的调整，可使焊件防止激光功率开关瞬间突开、突闭造成的焊缝起始气孔和收尾弧坑裂纹缺陷。
离焦量离焦量是指工件表面偏离焦平面的距离。
离焦位置直接影响拼焊时的小孔效应。
离焦方式有两种：正离焦和负离焦。
焦平面位于工件上方为正离焦，反之为负离焦。
当正负离焦量相等时，所对应平面的功率密度近似一样，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。
实验说明，激光加热50-200μs时材料开始熔化，形成液相金属并出现部分汽化，形成高压蒸气,并以极高的速度喷射，发出耀眼的白光。
与此同时，高浓度气体使液相金属运动至熔池边缘，在熔池中心形成凹陷。
等离子熔覆与激光熔覆的区别
等离子熔覆与激光熔覆的区别等离子熔覆1.技术特点：等离子熔覆机所采用的等离子束，是一种电离弧，比弧焊机热量更集中，所以加热速度更快，为了获得更集中的离子束，一般采用高压缩比孔径，小电流，以便控制基体温度不致太高，避免引起退火变形。
当然这与YAG激光器加热速度无法比拟。
由于等离子弧为连续工作，造成机体冷却相对较慢，形成的过渡区域比激光熔覆要深一些，这对硬面材料熔覆来说，应力会释放好一些。
2.设备特点：等离子熔覆设备是在直流焊机的基础上发展而来，其电源·喷枪·送粉器·摆动器等，技术门槛低，容易制造，可靠性好，维护使用简单，耗电少，使用成本低，通用性好，生产成本低，适应性好，便于规模化生产，效益显著，对环境要求低，对材料适应广泛。
随着电气技术的进步，我国的焊机技术水平已经具备足够的支持能力。
另外设备体积小，重量小，焊枪可以手持把握，这使它使用起来更灵活方便，辅助工装的造价便宜。
3.工艺特点：第一前期处理简单：只需除锈去污去疲劳层即可。
第二送稳：采用氩气送粉，送分精度要求低，可以有一定的倾斜度。
这样就允许手工操作，对于金属修复比较适用。
第三等离子稳定性好：等离子的稳定性好，熔池的形成也易于控制，敷材与机体融合充分，区域过度较好。
第四加热和冷却速度低于激光：熔融状态维持时间长，有利于金相组织均匀形成，排气浮渣较好，在粉末喷出过程中就已经加热，且有氩气和离子气的保护，所以熔覆层均匀度更好，气孔夹渣等缺陷更少。
第五材料选择：等离子加热方式对材料限制少，材料选择更广泛，对碳化物，氧化物的熔覆更容易一些。
激光熔覆1.技术特点2.激光熔覆最重要特点是热量集中，加热快冷却快热影响区小，特别对不同材质之间熔融有着其它热源无法比拟的特点，也正是这一特殊的加热和冷却过程，在熔铸区域产生的组织结构也不同于其它熔覆（喷焊·堆焊·普通焊接等）手段，甚至可以产生非晶态组织，特别是脉冲激光更为明显。
矿产
矿产资源开发利用方案编写内容要求及审查大纲
矿产资源开发利用方案编写内容要求及《矿产资源开发利用方案》审查大纲一、概述
㈠矿区位置、隶属关系和企业性质。
如为改扩建矿山, 应说明矿山现状、
特点及存在的主要问题。
㈡编制依据
(1简述项目前期工作进展情况及与有关方面对项目的意向性协议情况。
(2 列出开发利用方案编制所依据的主要基础性资料的名称。
如经储量管理部门认定的矿区地质勘探报告、选矿试验报告、加工利用试验报告、工程地质初评资料、矿区水文资料和供水资料等。
对改、扩建矿山应有生产实际资料, 如矿山总平面现状图、矿床开拓系统图、采场现状图和主要采选设备清单等。
二、矿产品需求现状和预测
㈠该矿产在国内需求情况和市场供应情况
1、矿产品现状及加工利用趋向。
2、国内近、远期的需求量及主要销向预测。
㈡产品价格分析
1、国内矿产品价格现状。
2、矿产品价格稳定性及变化趋势。
三、矿产资源概况
㈠矿区总体概况
1、矿区总体规划情况。
2、矿区矿产资源概况。
3、该设计与矿区总体开发的关系。
㈡该设计项目的资源概况
1、矿床地质及构造特征。
2、矿床开采技术条件及水文地质条件。
激光焊的特点及其应用
激光焊的特点及其应用一、激光焊的特点1、优点激光焊是以高能量密度激光束作为热源的熔焊方法。
采用激光焊，不仅生产率高于彳专统的焊接方法，而且焊接质量也得到显著提高。
与一般焊接方法相比，激光焊具有以下特点。
1）聚焦激光束具有很高的功率密度（105~107W∕cm2或更高），加热速度快，具有高深宽比（在穿孔焊接的情况下，焊缝深度与宽度之比可以达到10:1）,焊接速度快特点，可实现深熔焊和高速焊。
激光焊接可以实现电脑或者数位控制，焊接速度相比传统焊接要快3-5倍，可明显提高焊接效率，提升整体制造效率。
2）焊缝平整美观，焊后无需处理或只需简单处理工序，同时焊缝质量高，无气孔，焊后组织可细化，焊缝强度、韧性相当于甚至超过母材金属。
4）激光加热范围小（＜1mm）,在同等功率和焊件厚度条件下，可将热量输入减少到最小所需量，热影响区变化范围小，热传导引起的变形也最低。
5）激光能发射、透射，能在空间传播相当距离而衰减很小，通过光导纤维、棱镜等光学方法弯曲传输、偏转、聚焦，并精确控制，聚焦光点小，可高精度定位，易实现自动化，特别适合于微型零件、难以接近的部位或远距离的焊接。
6）激光在大气中损耗不大，可以穿过玻璃等透明物体，适合于在玻璃制成的密封容器里焊接被合金等剧毒材料，同时激光不受电磁场影响，不存在射线防护，也不需要真空保护。
7）可焊接某些异种材料和一般焊接方法难以焊接的材料，如高熔点金属、非金属材料（如陶瓷、有机玻璃等）、对热输入敏感的材料都可激光焊，且焊后无需热处理。
8）激光焊接技术属于非接触式焊接，焊接方式不同于传统焊接，无需使用电极，对机具的损耗和形变影响非常少，能够将热入量很大限度的降低，降低因热传导产生的不利影响发生率。
2.局限性1）由于光束质量和激光功率的限制，激光束的穿透深度有限，高功率、高光束质量的激光器加工成本高，激光器特别是高功率连续激光器，价格昂贵，目前工业用激光器的最大功率为20kW,可焊接的最大厚度约20mm,比电子束焊小得多。
激光焊接与等离子焊的区别
. 激光焊接在微型电机生产中的工艺特点。
激光用来封焊微型电机金属外壳、轴承和轴承套是目前一种最先进的加工工艺方法，主要基于激光焊接有以下特点：(1) 高的深宽比。
焊缝深而窄，焊缝光亮美观。
(2) 最小热输入。
由于功率密度高，熔化过程极快，输入工件热量很低，焊接速度快，热变形小，热影响区小。
(3) 高致密性。
焊缝生成过程中，熔池不断搅拌，气体易出，导致生成无气孔熔透焊缝。
焊后高的冷却速度又易使焊缝组织微细化，焊缝强度、韧性和综合性能高。
(4) 强固焊缝。
高温热源和对非金属组份的充分吸收产生纯化作用，降低了杂质含量，改变夹杂尺寸和其在熔池中的分布，焊接过程中无需电极或填充焊丝，熔化区受污染小，使焊缝强度、韧性至少相当于甚至超过母体金属。
(5) 精确控制。
因为聚焦光斑很小，焊缝可以高精度定位，光束容易传输与控制，不需要经常更换焊炬、喷咀，显著减少停机辅助时间，生产效率高，光无惯性，还可以在高速下急停和重新启始。
用自控光束移动技术则可焊复杂构件。
(6) 非接触、大气环境焊接过程。
因为能量来自激光，工件无物理接触，因此没有力施加于工件。
另外，磁和空气对激光都无影响。
(7) 由于平均热输入低，加工精度高，可减少再加工费用，另外，激光焊接运转费用较低，从而可降低工件成本。
(8) 容易实现自动化，对光束强度与精细定位能进行有效控制。
三、激光焊接与现有焊接方法的比较目前传感器、微型电机等密封焊接采用的方法有：电阻焊、氩弧焊、电了束焊、等离子焊等。
2. 氩弧焊：使用非消耗电极与保护气体，常用来焊接薄工件，但焊接速度较慢，且热输入比激光焊大很多，易产生变形。
3. 等离子弧焊：与氩弧类似，但其焊炬会产生压缩电弧，以提高弧温和能量密度，它比氩弧焊速度快、熔深大，但逊于激光焊。
4.电子束焊：它靠一束加速高能密度电子流撞击工件，在工件表面很小密积内产生巨大的热，形成"小孔"效应，从而实施深熔焊接。
电子束焊的主要缺点是需要高真空环境以防止电子散射，设备复杂，焊件尺寸和形状受到真空室的限制，对韩件装配质量要求严格，非真空电子束焊也可实施，但由于电子散射而聚焦不好影响效果。
等离子熔覆与激光熔覆区别
等离子熔覆与激光熔覆区别关键词：等离子焊机、耐磨板堆焊机、堆焊机、多功能等离子焊接机、阀门堆焊设备、等离子焊机、磨具修复机、等离子耐磨片微束等离子熔覆与激光熔覆之比较本公司多年从事激光熔覆和微束等离子熔覆工艺的应用实践，对此有一些认识和总结。
一、激光熔覆特点1.技术特点激光熔覆最重要特点是热量集中，加热快冷却快热影响区小，特别对不同材质之间熔融有着其它热源无法比拟的特点，也正是这一特殊的加热和冷却过程，在熔铸区域产生的组织结构也不同于其它熔覆（喷焊·堆焊·普通焊接等）手段，甚至可以产生非晶态组织，特别是脉冲激光更为明显。
这就是所谓激光熔覆不变形无退火的原因。
但我以为这只是从工件整体宏观讲，而当你对熔覆层和热影响区进行微观分析时，你会看到另一种景象，这一点我将在后面讲到。
2.设备特点激光熔覆目前国内采用采用两种机型；CO2激光器，YAG激光器。
前者为连续输出，熔覆用机一般在3KW以上；YAG激光为脉冲输出，一般在600W左右。
对于设备，一般使用者很难吃透，严重依赖生产方的服务，购买价格昂贵，维护成本、零部件价格很高，再加上设备稳定性和耐受性与国外比较普遍都有差距。
因此激光熔覆机一般用在特殊领域，普通工业制造、维修领域难有效益。
3.工艺特点第一前期处理：激光熔覆一般只需将工件打磨干净，除油，除锈，去疲劳层等，比较简单。
第二送粉：CO2激光器功率较大，一般用氩气送粉；YAG激光功率小，一般用自然落粉的方式。
这两种方式在熔覆时都基本在水平位置形成熔池，倾斜稍大粉末便不能正常送达，激光的使用范围受到限制，特别是YAG激光器。
第三从熔池形成的状态看：由于激光的控制精度高，输出功率恒定，且没有电弧接触，所以熔池大小深度一致性好。
第四加热快冷却快：影响金属相形成的均匀度，也对排气浮渣不利，这也是造成激光熔覆形成气孔，硬度不均的重要原因，特别是YAG激光倾向更严重。
第五材料选择：由于不同材料对不同波长激光的吸收能力不同，造成激光熔覆材料选择限制较大，激光更适于镍基自熔性合金等一些材料，对碳化物，氧化物的熔覆更困难一些。
第二节激光与等离子体相互作用优质PPT
等离子体点燃时间
什么时候产生等离子体？
激光焊接中的光致等离子体
得出：环境压力降低时，工件表面的等离子体数量减少，熔深增加且达到饱和熔深。
1、袁钢等人(1988)归纳了国外的大量实验数据， 激光焊接中的光致等离子体
等离子体通过多种机制吸收在其中传播的激光能量，使自己的温度升高，电离度增大。
第二节激光与等离子体相互作用
回忆
激光等离子体的产生机理
l 热驱动：高功率激光作用于金属表面，产生蒸汽、 蒸汽易电离、自由电子吸收激光、进一步电离—高 功率+金属
l 光电离：1个或者数个短波长激光光子被环境气体 中的原子吸收，由于光子能量大于电离势—单光子： 紫外；多光子：波长小于1m
l 电子崩或级联电离：环境气体中的自由电子吸收激 光能量，运动速度加快发生非弹性碰撞，产生电子 崩，电子密度呈指数增长---环境气体+长波激光。
z：电离度
激光在等离子体中的传播方程
3、其它
l 密度和速度由流体力学方程给出：质量守恒、动量 守恒和能量守恒
tne,i (ne,iue,i)0
d d tu e n e 1 m e p e m e e(E u e B )e i(u e u i) d d tu i n i1 m i p i m 2 e i(E u i B ) n n e im m i ee i( u e u i)
l 群速度 包含了电子屏蔽、离子屏蔽，消除了积分的发散。
g 而激光焊接则不希望激光能量被等离子体吸收
2 21 /2 pe
传播、吸收、散射、折射
l 相速度 v /k c/(1 /) 短波长激光能够大大提高激光逆韧致吸收效率，由于集体效应的影响，即使波长再短，吸收效率也不会达到1
TIG焊,等离子焊,电子束焊,高频感应焊、双丝焊概述
非熔化极气体保护焊（TIG焊）综述传统TIG焊由于其电极的载流能力有限，电弧功率受到一定限制，使得焊缝熔深浅、焊接速度小，尤其是用于中等厚度的焊接结构时需要开坡口并要进行多层焊，因此其使用受到一定限制。
热丝TIG焊是于 1956年在传统TIG焊基础上发展起来的一种优质、高效、节能的焊接工艺，其基本原理就是在焊丝送进熔池之前，对焊丝进行加热使其达到一定的预热温度，最终实现高速高效焊接的目的。
而对焊丝的加热不仅可以提高焊接速度，而且可以明显改善熔敷率，并且调整了焊接熔池的热输入量，加快了填充丝的熔化速度，降低了母材的稀释率，扩大了传统TIG焊焊接工艺方法的适应性和应用范围，具有较高的经济价值。
目前，在国内外热丝TIG焊已经在压力容器、锅炉、高温阀门、高压管道、石化装置、海洋采油设备、军械制造和航空航天工程等高端工业部门用于碳钢、低合金钢、高合金钢、不锈钢和镍基合金等重要焊接部件的焊接。
也适用于钛合金、铝及其合金等材料的焊接。
过去，围绕着焊丝的加热方法及进一步提高其熔敷效率和扩大其适用范围，已开发出许多具体的热丝TIG焊方法，主要分类如图1所示。
热丝TIG焊按照焊丝的数量可分为单丝和双丝两种；单丝时按照加热方法的不同分为电阻加热、电弧加热、高频感应加热三种；而且还开发出主要用于大厚板焊接的窄间隙热丝TIG焊、用于薄板堆焊和表面熔敷的超高速热丝TIG焊及新型热丝TIG焊。
1单丝热丝TIG焊1.1电阻加热单丝热丝TIG焊日本Hori等提出的热丝TIG焊装置中热丝的加热方式就是电阻加热，将热丝电源的两极分别接在焊丝和工件上，利用电流流过焊丝所产生的电阻热来加热焊丝。
设焊丝的伸出长度为e，焊丝的横截面积为S,焊丝材料的电阻率为ρ，焊丝的加热电流为Iw，则在焊丝上产生的电阻热功率PR为PR=(I2-ρe)/S可看出，当焊丝的直径很大、焊丝材料的电阻率很低时，电阻加热的功率将达不到焊丝加热的预热温度，故此方法只适用于大电阻率、较细焊丝加热的情形。
激光焊接常见工艺参数解读
激光焊接常见工艺参数解读激光焊接是激光加工技术应用的重要方面之一，更是21世纪最受瞩目、最有发展前景的焊接技术。
与传统焊接方法对比，激光焊接具有很多优势，焊接质量更高、效率更快。
目前，激光焊接技术已广泛应用于制造业、粉末冶金、汽车工业、电子工业、生物医学等各个领域。
激光焊接原理激光焊接属于熔融焊，以激光束作为焊接热源，其焊接原理是：通过特定的方法激励活性介质，使其在谐振腔中往返震荡，进而转化成受激辐射光束，当光束与工件相互接触时，其能量则被工件吸收，当温度高达材料的熔点时即可进行焊接。
△激光焊接原理按焊接熔池形成的机理划分，激光焊接有两种基本的焊接机理：热传导焊接和深熔（小孔）焊接。
热传导焊接时产生的热量通过热传递扩散至工件内部，使焊缝表面熔化，基本不产生汽化现象，常用于低速薄壁构件的焊接。
深熔焊使材料汽化，形成大量等离子体，由于热量较大，熔池前端会出现小孔现象。
深熔焊能彻底焊透工件，且输入能量大、焊接速度快，是目前使用最广泛的激光焊接模式。
激光焊接主要工艺参数影响激光焊接质量的工艺参数较多，如功率密度、激光脉冲波形、离焦量、焊接速度和辅助吹保护气等。
1激光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去除加工，如打孔、切割、雕刻十分有利。
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，在热传导型激光焊接中，功率密度范围在104-106W/cm2。
2激光脉冲波形激光脉冲波形既是区别材料去除还是材料熔化的重要参数，也是决定加工设备体积及造价的关键参数。
当高强度激光束射至材料表面，材料表面将会有60～90%的激光能量反射而损失掉，尤其是金、银、铜、铝、钛等材料反射强、传热快。
一个激光脉冲讯号过程中，金属的反射率随时间而变化。
当材料表面温度升高到熔点时，反射率会迅速下降，当表面处于熔化状态时，反射稳定于某一值。
激光焊接技术
激光焊接技术激光器的优势与传统的电弧焊接工艺相比，激光束接缝有很多好处：•小区域内选择性的能量应用：降低热应力和减小热影响区，极低的畸变。
•接合缝窄、表面平滑：降低甚至消灭再加工。
•高强度与低焊接体积结合：焊接后的工件可以经受弯曲或者液压成形。
•易于集成：可与其他生产操作结合，例如对准或者弯曲。
•接缝只有一边需要接近。
•高工艺速度缩短加工时间。
•特别适用于自动化技术。
•良好的程序控制：机床控制和传感器系统检测工艺参数并保证质量。
•激光束可以不接触工件表面或者不对工件施加力的情况下产生焊点。
焊接和钎焊金属热传导焊接中，表面被熔化激光束可以在金属表面连接工件或者产生深焊缝，也可以和传统的焊接方法相结合或用作钎焊。
1热传导焊接热传导焊接中，激光束沿着共同的接缝熔化相配零件，熔融材料流到一起并凝固，产生一个不需要任何额外研磨或精加工的平滑、圆形的焊缝。
深熔焊产生一个充满蒸气的孔，或者叫小孔效应热传导焊接深度范围在仅仅几十分之一毫米到一毫米。
金属的热导率限制了最大的焊接深度，焊接点的宽度总是大于它的深度。
变速器部件的深熔焊显微镜下观察到的激光焊接横截面如果热量不能迅速地散去，加工温度就会上升到气化温度以上，金属蒸气形成，焊接深度急剧增加，工艺变成了深熔焊。
2深熔焊深熔焊需要大约1MW/cm2的极高功率密度。
激光束熔化金属的同时产生蒸气，蒸气在熔融金属上施加压力并部分取代它，同时，材料继续熔化，产生一个深、窄、充满蒸气的孔，即小孔效应。
激光束沿着焊缝前进，小孔随之移动，熔融金属环流小孔并在其轨迹内凝固，产生一个深、窄的内部结构均匀的焊接，焊接深度可能比焊接宽度的大十倍，达到25mm或者更深。
深熔焊的特征在于高效率和快速的焊接速度，热影响区很小，畸变可控制在最低限度，常用于需要深熔焊接或者多层材料需要同时焊接的应用中。
3活跃气体和保护气体活跃气体和保护气体在焊接过程中辅助激光束。
活跃气体用于CO2激光器焊接，以防止工件表面形成等离子体云阻碍激光束。
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金属的焊接，如钛合金的导弹壳体和薄壁容器等。
3.小结
激光焊接与等离子弧焊接都属于高能束流焊接工艺，
各有其优缺点，激光焊接因为适应性强，在机械、车辆制 造等多个领域广泛应用，特别是精密焊接的场合；等离子 弧焊接广泛应用于生产，设备成本低。
4. 作业思考题
1）与等离子弧焊接相比，激光焊接的优点有哪些？
2.2 激光焊接与等离子弧焊接的不同点 （1）等离子弧本质上属于一种受到压缩的电弧，而激光属于单 色性、方向性和相干性好的光子流； （2）激光功率密度最高可达107-109w/cm2，而等离子弧一般为 105w/cm2；激光加热的最高温度也远远超过等离子弧；
（3）激光束容易聚焦、发散和导向，能够与数控设备或机器人
连接，非接触加工，灵活度高； （4）激光焊接设备复杂，成本高；而等离子弧焊机结构简单，
成本低。
图1 等离子弧焊机实物图片
（a）激光焊缝
（b）等离子弧焊缝
图2 激光焊缝和等离子弧焊缝实物照片对比
2.3 激光焊接与等离子弧焊接的应用 （1）激光焊接在汽车、轨道客车、机械电子、管板焊接、医疗 器械等领域应用广范； （2）等离子弧焊接广泛应用于生产，特别是航空航天和尖端工 业技术所用的铜及铜合金、钛及钛合金、合金钢、不锈钢、钼等
激光焊接与等离子束焊接的比较
课程名称：激光加工技术 主讲人：王文权 单位：浙江工贸职业技术学院
激光焊接与等离子电焊接的比较 1.教学目标掌握Βιβλιοθήκη 光焊接工艺与等离子弧焊接工艺的不同
特点与应用场合。
2. 激光焊接与等离子弧焊接的对比
2.1 激光焊接与等离子弧焊接的相同点 （1）都属于高能束流熔焊； （2）加热温度高，可焊接高熔点材料； （3）都能以小孔模式进行焊接，实现单面焊双面成形；