高能焊教案 .ppt

激光焊的焊接工艺可以分为两种： 脉冲激光焊 连续激光焊 连续激光焊所使用的焊接设备一般为CO2激光器。 5.1 脉冲激光焊概述 1. 脉冲激光焊特点： 脉冲激光焊与点焊类似，脉冲激光焊加热斑点很小，约为微米数量级，每一个激光脉冲在金属上形成一个焊点。 2. 脉冲激光焊工艺的决定因素： 脉冲激光焊的焊接工艺一般根据金属的性能，需要的熔深和焊接方式来决定激光的功率密度，脉冲宽度和波形。 3. 脉冲激光焊用途： 脉冲激光焊主要用于微型、精密元件和一些微电子元件的焊接，它是以点焊或者由焊点搭接而成的焊缝方式进行的。脉冲激光焊特别适用于微型件的点焊及连续焊，例如：薄片与薄片之间的焊接、薄膜的焊接、丝与丝之间的焊接、以及、密封焊接。 由于脉冲激光焊所用激光器输出的平均功率低，焊接过程中输入工件的热量小，因而单位时间内所能焊合的面积也小，可以用于薄片(0.1mm左右)，薄膜(几微米至几十微米)，金属丝(直径可以小于0.02mm)的焊接，也可以进行一些零件的封装焊。 4. 用于激光脉冲焊的激光器： 常用于激光脉冲焊的激光器有红宝石、钕玻璃和YAG等几种。常用于激光脉冲焊的激光器有红宝石、钕玻璃和YAG等几种。 5.2 影响脉冲激光焊的因素 1. 焊接加热时的能量密度范围 激光是个高能量热源，在焊接时要尽量避免焊点金属的蒸发和烧穿，因此必须严格控制它的能量密度，使焊点温度始终保持高于熔点而低于沸点。金属本身的熔点和沸点之间的距离越大，能量密度的范围越宽，焊接过程越容易控制。 控制光束能量密度的主要方法有：调整输入能量，调整光斑大小，改变光斑中的能量分布，改变脉冲宽度和衰减波的陡度。 2. 反射率 反射虑的大小说明了一种波长的光有多少比率的能量被母材吸收，有多少比率的能量被反射而损失。大多数金属在激光开始照射的时，能将激光束的大部分能量反射回去，所以焊接过程开始的瞬间，需要较高功率的光束，而当金属表面开始熔化和气化后，其反射率将迅速降低，要相应的降低光束的能量密度。 反射率与以下因素有关： 温度、激光束的波长、材料的直流电阻率、激光束的入射角、材料的表面状态等因素。 具体的影响是： 温度越高，反射率越低。当接近沸点时，反射率降低到10%左右。大多数金属的反射率随波长的增加而增加，但是波长的影响只在金属熔化前产生，一旦金属熔化，就不再产生影响。母材的直流电阻率越大，反射率越低。激光束的入射角越大，反射率越大。表面光洁度越高，反射率越大。但是，单单从外表看粗糙的表面也不一定是良好的吸收表面，例如，对于1.06μm波长的激光束来说，粗糙表面也可能是一种散射的表面。 3. 焊接时的穿入深度 脉冲激光焊接时，激光束本身对金属的直接穿入深度是有限的。传热熔化成形方式焊接的焊点最大穿入深度主要取决于材料的导温系数，导温系数大的穿入深度大，而导温系数则与传热系数成正比、与密度和比热容成反比。同一种金属，其穿入深度决定于脉冲宽度，脉冲宽度越大，则穿入深度也越大，但是脉冲宽度的下限应在1ms以上，否则有可能成为打孔，而上限应在10ms左右，最大熔深可达0.7mm。 4. 聚焦性和离焦量 由于激光束的传播方向能够成为非常窄的一束，对于焊接来说，就可以得到很小的焊点，这对微型焊件是非常重要的。随着波长缩短、工作物质的直径增大，光束的发散角随之变小，光束的宽窄相应变窄，焊点尺寸减小。但是工作物质的直径不能增大太大，应该有一个合适的范围。另外光斑直径的大小还可以通过缩短焦距而变小。通过离焦量可以调节能量密度。 5.3 脉冲激光焊接工艺 1. 薄片与薄片之间的焊接 厚度在0.2mm以上的薄片之间的焊接，可以是同种材料，也可以是异种材料，主要采取搭接形式。在选择参数的时候，主要考虑上片材料的性质、片厚和下片的熔点。将厚度较小，热扩散率较大的金属片作为下片其所需的脉冲宽度和总能量可适当小些。将沸点高而熔点与熔点距离大的近世作为上片，其所要求的能量密度大些，将对激光波长反射率低的材料作为上片，可以减少反射率损失。 薄片与薄片之间的的焊接的接头形式为对接和搭接两种。 A. 对接： 两片金属接缝对齐，激光束从中间同时直接照射两片金属，使其熔化而连接起来。这种方法受结构的影响太大，要求间隙很小，尽量做到无间隙。 B 端接： 属于搭接中的一种形式，两片金属重叠一部分，激光束照射在上片的端部，使其熔化，上片金属稍往下片流动而形成焊缝。端接法熔深较较小，脉冲宽度较窄，能量较小。 C 深穿入熔化焊： 两片金属重叠在一部分，激光束直接照射在上片金属上，使上片金属的下表面和下片金属的上表面同时熔化而形成焊缝。 D 穿孔焊： 两片金属重叠一部分，激光束