特种焊接技术PPT课件1-10激光复合焊技术.pptxVIP

激光焊技术 《特种焊接技术》课程系列之 激光复合焊技术 激光－电弧复合焊 激光－高频复合焊 激光－压力复合焊 激光复合焊技术 激光复合焊技术 激光－电弧复合焊 将激光束和电弧通过一定方式的组合后，作为复合热源来实现焊接的过程。 激光—电弧复合热源焊接方法早在20世纪70年代末就由英国学者Steen提出，但自此以后很长时间内，科技工作者们并没有对其做更深一步的研究与发展。 激光复合焊技术 激光－电弧复合焊 现实应用：稳定的加工是近些年才出现的，这主要得益于激光技术以及弧焊设备的发展，尤其是激光功率和电流控制技术的提高。 继续研发：近年来，研究人员已经重新把注意力转移到这项技术上，并且尝试着结合激光与电弧的各自优点使两者获得最佳配合。 激光复合焊技术 激光－电弧复合焊 激光－电弧复合焊的原理 激光与电弧同时作用于金属表面同一位置，激光产生光致等离子云对入射激光有吸收和散射作用，降低了激光能量利用率；外加电弧后，低温低密度的电弧等离子体对激光致等离子体有稀释作用，激光能量传输效率提高；同时电弧对母材进行加热，使母材温度升高，母材对激光的吸收率提高，焊接熔深增加。 激光熔化金属，为电弧提供自由电子，降低电弧通道的电阻，电弧的能量利用率也得到提高，使总的能量利用率提高，熔深进一步增加。激光束对电弧还有聚焦、引导作用，使焊接过程中的电弧更加稳定。 激光复合焊技术 激光－电弧复合焊 激光复合焊技术 激光－电弧复合焊 激光－电弧复合焊的分类 可以用于复合的激光：CO2激光、YAG激光、半导体激光等；可以用于复合的焊接电弧热源：TIG、MIG、MAG、等离子弧等。上述激光和电弧可以自由任意不限种类不限方式的组合构建复合热源。 按激光与不同的电弧组合可以分为： １.激光束+TIG ２.激光束+GMAW（熔化极气保焊）包括有： （１）激光束+MIG 　（２）激光束+MAG ３.激光束+Plasma 激光复合焊技术 激光－电弧复合焊 激光－电弧复合的布置方式 同轴式----激光和电弧在同一轴线上，同轴复合可以在工件表面提供对称热源, 焊接质量不受焊接方向影响而适于三维焊接。 旁轴式----激光和电弧不在同一轴线上。这件方式的工作头体积较大，对焊接位置和空间要求较高，研制简单；热源为非对称性，难以用于曲线或三维焊接；且电弧与激光聚焦光斑的相互位置对焊接过程稳定性影响大。 激光复合焊技术 激光－电弧复合焊 激光复合焊技术 激光－电弧复合焊 激光－电弧复合焊的特点 1.电弧预热提高激光热效率 电弧的加热，使工件升温、熔化，激光束穿过电弧后直接作用于液态金属表面，大大降低了工件对红外激光的反射率，提高了工件对激光的吸收。此外，由于电弧等离子体的温度和电离度相对较低，对光致等离子体有稀释作用，使其电子数密度降低，从而减小了光致等离子体对激光的吸收和折射，增加入射到工件表面的激光能量。 激光复合焊技术 激光－电弧复合焊 激光－电弧复合焊的特点 2.提高电弧热流密度和焊接稳定性、增大熔深 激光焊接过程中引起金属蒸发，形成大量金属等离子体，从而为电弧提供良好的导电通路，对电弧有强烈的吸引和收缩作用，可减小引弧压力，降低场强，增强电弧的稳定性，不易出现电弧漂移或断弧现象，整个焊接过程非常稳定，飞溅极小；同时激光对电弧的收缩作用，也使电弧的热流密度增大，激光压缩弧根，进一步增大了熔深。 激光复合焊技术 激光－电弧复合焊 激光－电弧复合焊的特点 3.提高焊接效率，降低成本 激光与电弧的相互作用，使复合焊的能量效应大于两个单独热源的能量效应之和，也使激光－电弧复合焊相比单种焊接工艺具有明显的优势。在相同熔深的条件下，焊接速度可提高1－2倍，从而大大提高了焊接效率，降低了对激光功率等级的要求，继而降低了设备和生产成本。 激光复合焊技术 激光－电弧复合焊 激光－电弧复合焊的特点 激光复合焊技术 激光－电弧复合焊 激光－电弧复合焊的特点 ４.减少焊接缺陷，改善焊缝成形，焊接质量好 复合热源作用于工件时，高能密度激光束可以改善熔化金属与固态母材的润湿性，便于消除高速焊时易出现的咬边、驼峰等缺陷。复合焊接对小孔的稳定性、熔池流动情况等产生影响，能够减缓熔池金属凝固时间，有利于组织转变和焊接熔池中气体逸出，减少气孔、裂纹、咬边等焊接缺陷，焊接质量也明显提高。 激光复合焊技术 激光－电弧复合焊 激光－电弧复合焊的特点 某型号钢材纯激光焊的焊缝组织 （主要为板条马氏体和少量上贝氏体组成） 某型号钢材激光-MIG复合焊的焊缝组织 （主要是板条马氏体） 激光复合焊技术 激光－电弧复合焊 激光－电弧复合焊的特点 某型号钢材纯激光