第1单元激光焊.ppt

（3）稳定电弧 单独采用电弧焊时，焊接电弧有时不稳定，特别是在小电流情况下，当焊接速度提高到一定值时会引起电弧飘移，使焊接过程无法进行；而采用激光一电弧复合焊时，激光产生的等离子体有助于稳定电弧。 2．激光－高频焊 该方法是在高频焊管的同时，采用激光对熔焊处进行加热，使待焊件在整个焊缝厚度上的加热更均匀，有利于进一步提高焊管的质量和生产率。 3．激光－压焊 该方法是将聚焦的激光束照射到被连接焊件的接合面上，利用材料表面对垂直偏振光的高反射将激光导向焊接区，由于接头特定的几何形状，激光能量在焊接区被完全吸收，使焊件表层的金属加热或熔化，然后在压力的作用下实现材料的连接。这样构成的焊接件不仅焊缝强度高，焊接速度也得到大幅度提高。 近年来，通过激光一电弧相互复合而诞生的复合焊接技术获得了长足的发展，在航空、军工等部分复杂构件上的应用日益受到重视。目前，激光与不同电弧的复合焊接技术已成为激光焊接领域发展的热点之一。 1.3 典型材料的激光焊 任何传统焊接方法能够焊接的材料也都能采用激光焊，而且在多数情况下，激光焊接的质量更好、效率更高。 许多黑色和有色金属的异种材料焊接可采用激光焊实现。 1.2.1激光焊设备 激光器 激光器中工作物质的形态分有固体、流体和气体激光器。 1.2.1激光焊设备 气体激光器：焊接和切割所用气体激光器大多是CO2激光器，其工作气体主要成分是CO2、N2和He气体。 CO2激光器的特点： 输出功率范围大。 能量转换功率大大高于固体激光器。 CO2激光波长为10.6um，属于红外光，它可在空气中传播很远而衰减很小。 1.2.1激光焊设备 CO2激光器的分类： 根据结构形式可将热加工应用的CO2激光器分为以下四种：密闭式、横流式、轴流式和板条式。 1.2.1激光焊设备 密闭式CO2激光器：其主体结构由玻璃管制成，放电管中充以CO2、N2和He的混合气体，在电极间加上直流高压电，通过混合气体辉光放电，激励CO2 分子产生激光， 从窗口输出。 1.2.1激光焊设备 横流式CO2激光器：其混合气体通过放电区流动，气体直接与换热器进行热交换，因而冷却效果好，允许输入大的电功率， 每米放电管的输出功率 可达2~3kW。 1.2.1激光焊设备 快速轴流式CO2激光器 ：其主要特点是气体的流动方向和放电方向与激光束同轴。气体在放电管中以接近声速的速度流动，速度约为150m/s，每米放电管长度上可输 出500～2000W 的激光功率。 1.2.1激光焊设备 板条式CO2激光器 ：其主要特点是光束质量好，消耗气体少，运行可靠，免维护，运行费用低，目前板条式CO2激光器的输出功率已达3.5 kW。 光束传输及聚焦系统：光束传输及聚焦系统又称为外部光学系统，用于把激光束传输并聚焦到工件上。 1.2.1激光焊设备 1.2.1激光焊设备 光束检测器：主要用于检测激光器的输出功率或输出能量，并通过控制系统对功率或能量进行控制。 气源和电源：目前的CO2激光器采用CO2、N2、He（或Ar）混合气体作为工作介质，其体积配比为7:33: 60。He、N2均为辅助气体，混合后的气体可提高输出功率5~10倍。但He气价格昂贵，选用时应考虑其成本。为了保证激光器稳定运行，一般采用快响应、恒稳性高的电子控制电源。 1.2.1激光焊设备 工作台和控制系统：伺服电动机驱动的工作台可供安放工件实现激光焊接或切割。激光焊的控制系统多采用数控系统。 1.2.1激光焊设备 激光焊设备的选用： 微型件、精密件的焊接可选用小功率焊机； 点焊可选用脉冲激光焊机，直径0.5mm以下金属丝与丝、丝与板（或薄膜）之间的点焊，特别是微米级细丝、箔膜的点焊等则应选择小功率脉冲激光焊机。 连续激光焊机特别是高功率连续激光焊机大多是CO2激光焊机，主要用于形成连续焊缝以及厚板的深熔焊。 1.2.2激光焊工艺 一、激光焊的能源特性 功率密度 吸收率 离焦量 一、激光焊的能源特性 功率密度：激光能作用于固态金属表面时，按功率密度不同可产生三种不同加热状态。 功率密度较低时仅对表面产生无熔化的加热，这种状态用于表面热处理或钎焊； 功率密度提高时，可产生热传导型熔化加热，用于薄板高速焊及精密点焊； 功率密度进一步提高时，则产生熔孔型熔化，用于深熔焊。 只须调节激光的功率密度，即能实现不同加工工艺的要求。 调整功率密度的主要方法有： ①调节输入激光器的能量； ②调节光斑尺寸，即激光束与金属固体表面交叉面积的大小； ③改变光模形式，即改变光斑中能量的分布； ④改变脉冲宽度及前沿的梯度等。 一、激光焊的能源特性 吸收率：激光焊接的热效应取决于工件吸收光束能量的程度，常用吸收率来表征