激光焊接技术

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1、激光焊接技术激光焊接技术 第一节第一节 激光焊特点、激光的产生与激光束激光焊特点、激光的产生与激光束一、激光焊特点及分类一、激光焊特点及分类 特点：特点： 1、能量集中、能量集中(106107W/cm2或更高或更高) 2、焊接速度快、焊接速度快 3、焊接剩余应力和变形小加热范围、焊接剩余应力和变形小加热范围0 F0 正离焦量正离焦量 F0 F0 负离焦量负离焦量 离焦量离焦量F F影响激光加热斑点的大小，光束入射状影响激光加热斑点的大小，光束入射状态等，进而影响到功率密度和熔深大小。态等，进而影响到功率密度和熔深大小。F F应适宜，太大会产生以下现象：应适宜，太大会产生以下现象： 光斑直径变大

2、光斑直径变大 功率密度降低功率密度降低 熔深减小熔深减小2 2、连续、连续COCO2 2激光焊焊接工艺参数激光焊焊接工艺参数1 CO2激光焊工艺激光焊工艺 接头型式及装配要求接头型式及装配要求 接头型式：接头型式：装配要求：装配要求： 错边错边防止激光的反射；防止激光的反射； 夹紧夹紧防止变形，使激光偏离焊缝中心。防止变形，使激光偏离焊缝中心。 此外，还要进行此外，还要进行去除油、锈的处理等。去除油、锈的处理等。填充金属填充金属 参加填充金属可以参加填充金属可以改变焊缝的成分、改变焊缝的成分、组织，改善焊接接头组织，改善焊接接头的性能。还可降低对的性能。还可降低对装配质量的要求。装配质量的要求

3、。 激光焊参数及其对熔深的影响激光焊参数及其对熔深的影响 1 1激光功率激光功率P P 激光功率激光功率PP激光的输出功率。激光的输出功率。 在其他条件不变的情况下，熔深随激光功率的增大而增大。在其他条件不变的情况下，熔深随激光功率的增大而增大。 另外，这些实验结果可以用经验公式表示：另外，这些实验结果可以用经验公式表示： 式中：式中： h熔深熔深mm； p激光功率激光功率w； k常数常数，典型实验为和，典型实验为和1.0)。kph 2焊接速度焊接速度 在其他条件不变时，焊接速度提高，热输入下降，熔深减少。在其他条件不变时，焊接速度提高，热输入下降，熔深减少。焊接速度和熔深的关系可近似表示为：

4、焊接速度和熔深的关系可近似表示为： 式中：式中：h熔深熔深mm); v焊接速度焊接速度mm/s； 小于小于1的常数。的常数。另外，熔深与激光功率和焊接速度的关系：另外，熔深与激光功率和焊接速度的关系： 式中：式中：、常数，取决于激光源、聚焦系统和常数，取决于激光源、聚焦系统和焊焊 接材料等。接材料等。vh1vph213光斑直径光斑直径do光斑直径的定义：光斑直径的定义： 光子强度降到中心光子强度光子强度降到中心光子强度e-1时，光斑的能量为时，光斑的能量为60%的总能量；的总能量；光子强度降到中心光子强度光子强度降到中心光子强度e-2时，光斑的能量为时，光斑的能量为86.5%的总能量。的总能量

5、。 e-2的直径：的直径： 式中：式中：do最小光斑直径最小光斑直径mm； f透镜的焦距透镜的焦距mm； 激光波长激光波长mm； D聚焦前光束的直径聚焦前光束的直径mm； m激光振动模的阶数。激光振动模的阶数。 ) 13(44. 2mDfdo4离焦量离焦量F 离焦量离焦量F影响焊接熔深、焊缝熔宽、焊缝截面形状等。影响焊接熔深、焊缝熔宽、焊缝截面形状等。 F绝对值大时，熔深小，属于传热焊；绝对值大时，熔深小，属于传热焊； F绝对值小时，熔深增加，到达某一值时，产生小孔绝对值小时，熔深增加，到达某一值时，产生小孔深熔焊。深熔焊。 5保护气体保护气体 保护气体的作用：一是保护焊缝金属保护气体的作用：

6、一是保护焊缝金属 二是抑制等离子云的产生二是抑制等离子云的产生 抑制等离子云的作用机理：抑制等离子云的作用机理： a通过碰撞，增加电子复合速率，降低等离子体的电子密度。原子越通过碰撞，增加电子复合速率，降低等离子体的电子密度。原子越轻，碰撞频率越高，复合速率越高，抑制等离子云的效果越好。轻，碰撞频率越高，复合速率越高，抑制等离子云的效果越好。b 利用流动气体将金属蒸汽和离子云吹散。利用流动气体将金属蒸汽和离子云吹散。 所以气体的流量要适宜。所以气体的流量要适宜。 保护气体多用氩气或氦气。保护气体多用氩气或氦气。He具有优良的保护和抑制等离子体具有优良的保护和抑制等离子体的效果，焊接时熔深最大。

7、假设在的效果，焊接时熔深最大。假设在He里参加少量的里参加少量的Ar或或O2可进一步可进一步提高熔深。国内因提高熔深。国内因He价格贵，故多用价格贵，故多用Ar做保护。但因做保护。但因Ar电离能太低电离能太低易离解，故其熔深较小。易离解，故其熔深较小。2激光焊接参数、熔深及材料热物理性能之间的关系激光焊接参数、熔深及材料热物理性能之间的关系激光焊接参数：激光功率、焊接速度、激光类型、光束直径等；激光焊接参数：激光功率、焊接速度、激光类型、光束直径等；材料热物理性能：导热系数热导率、热扩散系数等。通过试验获得材料热物理性能：导热系数热导率、热扩散系数等。通过试验获得它们之间关系的回归方程：它们之间关系的回归方程： 式中式中a、b为参数，为参数，akJ/mm bkJ/mm 回归系数回归系数 /bavhp 不同厚度不同厚度ASTMA36钢美国牌号钢美国牌号CO2激光焊时熔深激光焊时熔深与焊接参数和材料热物理性能之间的关系式：与焊接参数和材料热物理性能之间的关系式： 式中：式中：h熔深熔深m； p功率功率w； 导热率导热率w/(m.k)； a热扩散率热扩散率m2/s； Tm熔化温度熔化温度。056. 11068. 0 avdTphm Thank you!