激光焊接實(shí)驗(yàn)報(bào)告

1、激光焊接實(shí)驗(yàn)報(bào)告激光焊接實(shí)驗(yàn)報(bào)告激光焊接實(shí)驗(yàn)報(bào)告激光焊接實(shí)驗(yàn)報(bào)告一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、理解激光焊接的基本源理及特色，熟習(xí)運(yùn)用激光進(jìn)行金屬焊接的詳細(xì)過(guò)程。2、察看CO2與YAG兩種激光器的焊接過(guò)程，理解其焊接方式的條件及形成機(jī)理。3、掌握激光焊接機(jī)床及機(jī)械手的基本操作步驟和方法，能夠進(jìn)行簡(jiǎn)單的焊接操作。4、掌握金相丈量方法，察看和記錄焊接實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，丈量熔深、熔寬，并對(duì)焊接結(jié)果進(jìn)行合理分析。5、認(rèn)識(shí)激光焊接的應(yīng)用。二、實(shí)驗(yàn)原理2.1激光焊接原理激光焊接采納連續(xù)或脈沖激光束實(shí)現(xiàn)，激光焊接的原理可分為熱傳導(dǎo)型焊接和激光深熔焊接。功率密度小于104105W/cm2為熱傳導(dǎo)焊，此時(shí)熔深淺、焊接速度慢；功率密度5

2、1072大于10W/cm時(shí)，金屬表面受熱作用下凹成“孔穴”，形成深熔焊，擁有焊接速度快、深寬比大的特色。圖1是CO2激光器焊接構(gòu)造圖。圖1CO2激光器焊接構(gòu)造圖在焊接金屬的過(guò)程中，跟著激光功率密度提高，資料表面會(huì)發(fā)生一系列變化，其包含表面溫度高升、融化、氣化、形成小孔并出現(xiàn)光致等離子體。不同樣功率密度激光焊接金屬資料時(shí)的主要過(guò)程如圖2所示。當(dāng)激光功率密度小于4210W/cm數(shù)目級(jí)時(shí)，金屬汲取激光能量只惹起資料表層溫度的高升，并無(wú)發(fā)生融化。當(dāng)功率密度在大于426210W/cm小于10W/cm數(shù)量級(jí)范圍內(nèi)時(shí)，金屬料表層發(fā)生融化。功率密度達(dá)到6210W/cm數(shù)目級(jí)時(shí)，資料表面在激光束的作用下發(fā)生氣化

3、，在氣化反沖壓力的作用下，液態(tài)熔池向下凹陷形成深熔小孔。同時(shí)，陪伴有金屬蒸汽電離形成光致等離子體的現(xiàn)象。當(dāng)功率密度大于7210W/cm時(shí)，光致等離子體將逆著激光束的入射方向傳輸，形成等離子體云團(tuán)，出現(xiàn)等離子體對(duì)激光的障蔽現(xiàn)象。圖2不同樣功率密度激光輻照金屬資料的主要物理過(guò)程2.2激光焊接模式依據(jù)能否產(chǎn)生小孔效應(yīng)能夠把激光焊接分為兩種模式，即熱導(dǎo)焊模式和深熔焊模式。、激光熱傳導(dǎo)焊接激光加熱加工表面，表面熱量經(jīng)過(guò)熱傳導(dǎo)向內(nèi)部擴(kuò)散，經(jīng)過(guò)控制激光脈沖的寬度、能量、峰值功率和重復(fù)頻次等激光參數(shù)，使工件融化，形成特定的熔池，如圖3（a）所示。當(dāng)焊接熔池在金屬蒸汽反沖壓力作用下向下凹陷形成深熔小孔后，資料對(duì)

4、激光的汲取將發(fā)生突變。資料的汲取率將不再僅與激光波長(zhǎng)、金屬特色和資料表面狀態(tài)有關(guān)，而主要取決小孔效應(yīng)和等離子體與激光的互相作用等要素，此時(shí)焊接模式由熱導(dǎo)焊接轉(zhuǎn)變成深熔焊接。、激光深熔焊接激光深熔焊接一般采納連續(xù)激光光束達(dá)成資料連結(jié)，其冶金物理過(guò)程與電子束焊接極為相像，即能量變換系統(tǒng)是經(jīng)過(guò)“小孔”構(gòu)造來(lái)達(dá)成的。在足夠高的功率密度激光照耀下，資料產(chǎn)生蒸發(fā)并形成小孔。這個(gè)充滿蒸汽的小孔仿佛一個(gè)黑體，幾乎汲取全部的入射光束能量，孔腔內(nèi)均衡溫度達(dá)2500C左右，熱量從這個(gè)高溫孔腔外壁傳達(dá)出來(lái)，使包圍著這個(gè)孔腔四周的金屬融化。小孔內(nèi)充滿在光束照耀下壁體資料連續(xù)蒸發(fā)產(chǎn)生的高溫蒸汽，小孔四壁包圍著熔融金屬，液

5、態(tài)金屬四周包圍著固體資料（而在大部分常例焊接過(guò)程和激光傳導(dǎo)焊接中，能量第一積聚于工件表面，此后靠傳達(dá)輸送到內(nèi)部）。孔壁外液體流動(dòng)和壁層表面張力與孔腔內(nèi)連續(xù)產(chǎn)生的蒸汽壓力對(duì)持并保持著動(dòng)向均衡。光束不停進(jìn)入小孔，小孔外的資料在連續(xù)流動(dòng)，跟著光束挪動(dòng)，小孔素來(lái)處于流動(dòng)的堅(jiān)固狀態(tài)。也就是說(shuō)，小孔和圍著孔壁的熔融金屬跟著前導(dǎo)光束行進(jìn)速度向前挪動(dòng)，熔融金屬填補(bǔ)著小孔移開(kāi)后留下的縫隙并隨之冷凝，焊縫于是形成，如圖3（b）所示。上述過(guò)程的全部這全部發(fā)生得這樣快，使焊接速度很簡(jiǎn)單達(dá)到每分鐘數(shù)米。a激光熱導(dǎo)焊表示圖b激光深熔焊表示圖圖3激光焊接原理圖2.3激光束自聚焦過(guò)程激光束作用金屬資料表面時(shí)，在低功率密度狀況

6、下，金屬資料對(duì)激光的汲取僅發(fā)生在表面很薄地區(qū)內(nèi)，使表面溫度高升。當(dāng)激光功率達(dá)到資料蒸發(fā)所需的臨界功率密度時(shí)，金屬表面開(kāi)始發(fā)生蒸發(fā)。跟著激光功率密度的高升，蒸發(fā)產(chǎn)生的壓力增大，熔池的下陷深度增添，同時(shí)，熔池表面的曲率半徑將減小，如圖4所示。因?yàn)槿鄢乇砻嫦孪荩纬砂伎?，致使激光束輻照在熔池上的入射角發(fā)生改變，凹陷的熔池使入射激光經(jīng)反射后匯聚于熔池底部，更高的功率密度促進(jìn)熔池底部金屬蒸發(fā)加劇，產(chǎn)生的反沖壓力高升，促進(jìn)熔池進(jìn)一步下陷。當(dāng)資料的蒸發(fā)壓力達(dá)到某一臨界值時(shí)，蒸汽產(chǎn)生的反沖壓力使下陷的熔池猛然形成小孔，焊接深度跳躍式增添，資料對(duì)激光的汲取率將急劇增添，形成激光深熔焊接。圖4激光束自聚焦表示圖2

7、.4激光焊接的工藝參數(shù)激光焊的主要工藝參數(shù)包含脈沖能量、脈沖寬度（脈寬）、脈沖形狀、功率密度以及離焦量或焦點(diǎn)地點(diǎn)等。功率密度關(guān)于不同樣的激光焊接，存在一個(gè)激光能量密度閾值，低于此值，熔深很淺，一旦達(dá)到或超出此值，熔深會(huì)大幅度提高。只有當(dāng)工件上的激光功率密度超出閾值，等離子體才會(huì)產(chǎn)生，這標(biāo)記住堅(jiān)固深熔焊的進(jìn)行。假如激光功率低于此閾值，工件僅發(fā)生表面融化，也即焊接以堅(jiān)固熱傳導(dǎo)型進(jìn)行。而當(dāng)激光功率密度處于小孔形成的臨界條件周邊時(shí)，深熔焊和傳導(dǎo)焊交替進(jìn)行，成為不堅(jiān)固焊接過(guò)程，導(dǎo)致熔深顛簸很大。在傳導(dǎo)型激光焊接中，功率密度在范圍在4621010W/cm，在激光深熔焊接的功率密度在81021010W/cm

8、。激光脈沖波形當(dāng)高強(qiáng)度激光束射至資料表面，金屬表面將會(huì)有6098%的激光能量反射而損失去，且反射率隨表面溫度變化，在一個(gè)激光脈沖作用時(shí)期內(nèi)，金屬反射率的變化很大。激光脈沖寬度脈寬是脈沖激光焊接的重要參數(shù)之一，它既是差異于資料去除和資料融化的重要參數(shù)，也是決定加工設(shè)施造價(jià)及體積的重點(diǎn)參數(shù)。離焦量激光焊接平常需要必然的離焦量，因?yàn)榧す饨裹c(diǎn)處光斑中心的功率密度過(guò)高，簡(jiǎn)單蒸發(fā)成孔。走開(kāi)激光焦點(diǎn)的各平面上，功率密度散布相對(duì)均勻。離焦方式有兩種：正離焦與負(fù)離焦。在實(shí)質(zhì)應(yīng)用中，當(dāng)要求熔深較大時(shí)，采納負(fù)離焦；焊接薄資料時(shí)，宜用正離焦。如圖5所示。圖5激光束的離焦量定義資料汲取值資料對(duì)激光的汲取取決于資料的一些

9、重要性能，如汲取率、反射率、熱導(dǎo)率、融化溫度、蒸發(fā)溫度等，此中最重要的是汲取率。影響資料對(duì)激光光束的汲取率的要素包含兩個(gè)方面：第一是資料的電阻系數(shù)，經(jīng)過(guò)對(duì)資料拋光表面的汲取率丈量發(fā)現(xiàn)，資料汲取率與電阻系數(shù)的平方根成正比，而電阻系數(shù)又隨溫度而變化；其次，資料的表面狀態(tài)（或許光潔度）對(duì)光束汲取率有較重要影響，從而對(duì)焊接見(jiàn)效產(chǎn)生顯然作用。波長(zhǎng)對(duì)汲取率的影響金屬的汲取率A與激光波長(zhǎng)和金屬的直流電阻率存在以下關(guān)系：A0.365。從圖6中得：固體金屬表面對(duì)激光的反射性較強(qiáng)，這是因?yàn)榻饘賹?duì)激光的汲取主假如經(jīng)過(guò)大批自由電子的帶間躍遷實(shí)現(xiàn)的，自由電子受光波中激烈的電磁波的影響逼迫振動(dòng)而產(chǎn)生次波，次波又造成激烈的

10、反射波和比較弱的透射波。所以，金屬的電導(dǎo)率越高，其反射率也越高。圖6室溫下不同樣金屬對(duì)不同樣波長(zhǎng)激光的汲取率溫度對(duì)汲取率的影響跟著溫度高升，在激光作用下金屬的汲取率與溫度的關(guān)系可由下邊的公式描繪：A(T)=A0+r(T-T0)，從理論上，資料對(duì)激光的汲取率隨溫度的高升而增大，金屬資料在室溫下的汲取率都比較小，當(dāng)金屬溫度達(dá)到熔點(diǎn)產(chǎn)生熔融平易化后，汲取率上漲到4050%；當(dāng)湊近沸點(diǎn)時(shí)汲取率可高達(dá)90%，激光功率越大、作用時(shí)間越長(zhǎng)，金屬的汲取率越高。表面粗拙度對(duì)汲取率的影響資料的表面狀況如：粗拙度、氧化層和缺點(diǎn)等對(duì)激光的反射率影響很大。所以增大資料表面粗拙度能夠提高資料對(duì)激光的汲取率。當(dāng)粗化表面微觀

11、不平度達(dá)到波長(zhǎng)量級(jí)左右時(shí)，資料對(duì)激光的汲取率變化較大。但跟著溫度的高升，這類現(xiàn)象將減少，甚至為零。焊接速度焊接速度對(duì)熔深影響較大，提高速度會(huì)使熔深變淺，但速度過(guò)低又會(huì)致使資料過(guò)分融化、工件焊穿。所以，對(duì)必然激光功率和必然厚度的某特定資料有一個(gè)適合的焊接速度范圍，并在此中相應(yīng)速度值時(shí)可獲取最大熔深。保護(hù)氣體保護(hù)氣體的作用：、激光焊接過(guò)程常使用惰性氣體來(lái)保護(hù)熔池，當(dāng)某些資料焊接可不計(jì)較表面氧化時(shí)則也可不考慮保護(hù)，但對(duì)大部分應(yīng)用途合則常使用氦、氬、氮等氣體作保護(hù)，使工件在焊接過(guò)程中免受氧化。、保護(hù)聚焦透鏡免受金屬蒸汽污染和液體熔滴的濺射。特別在高功率激光焊接時(shí)，因?yàn)槠鋰姵鑫镒兊锰貏e有力，此時(shí)保護(hù)透鏡

12、則更加必需。、遣散高功率激光焊接產(chǎn)生的等離子障蔽。金屬蒸汽汲取激光束電離成等離子云，金屬蒸汽四周的保護(hù)氣體也會(huì)因受熱而電離。假如等離子體存在過(guò)多，激光束在某種程度上被等離子體耗費(fèi)。等離子體作為第二種能量存在于工作表面，使得熔深變淺、焊接熔池表面變寬。經(jīng)過(guò)增添電子與離子和中性原子三體碰撞來(lái)增添電子的復(fù)合速率，以降低等離子體中的電子密度。中性原子越輕，碰撞頻次越高，復(fù)合速率越高；另一方面，只有電離能高的保護(hù)氣體，才不致因氣體自己的電離而增添電子密度。從表可知，等離子體云尺寸與采納的保護(hù)氣體不同樣而變化，氦氣最小，氮?dú)獯沃褂脷鍤鈺r(shí)最大。等離子體尺寸越大，熔深則越淺。造成這類差其余原由第一因?yàn)闅怏w

13、分子的電離程度不同樣，其余也因?yàn)楸Ｗo(hù)氣體不同樣密度惹起金屬蒸汽擴(kuò)散差異。三、實(shí)驗(yàn)設(shè)施和實(shí)驗(yàn)資料3.1實(shí)驗(yàn)設(shè)施及其參數(shù)2激光器焊接系統(tǒng)RofinSlabDC035CO激光器。裝備六軸聯(lián)動(dòng)激光三維加工系統(tǒng)2(ARNOLD)，參數(shù)以下：脈沖最大光束焦斑加工范圍波長(zhǎng)焦距f功率模式直徑頻次10.6m300mm053500WTEM000.2863000mm2000mm1000mm120on360on360okHzmm：YAG激光器焊接系統(tǒng)RofinCW025YAG激光器。裝備五軸聯(lián)動(dòng)機(jī)械手，參數(shù)以下：波長(zhǎng)焦距f脈沖頻次最大功率光纖長(zhǎng)度焦斑直徑10.6m120mm01kHz2500W10m0.29mm3.2

14、實(shí)驗(yàn)資料CO2激光器焊接：45#低碳鋼（6mm厚），6061鋁合金。Nd:YAG激光器焊接：316L不銹鋼，6061鋁合金。金相：5%硝酸、10%NaOH溶液。四、實(shí)驗(yàn)方法4.1焊接實(shí)驗(yàn)焊接方式采納平板焊接方式，焊接過(guò)程中挨次增大激光器功率，比較不同樣的金屬資料（低碳鋼，鋁合金）在不同樣功率下對(duì)焊接過(guò)程實(shí)現(xiàn)想象及結(jié)果。實(shí)驗(yàn)過(guò)程中仔細(xì)察看實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，如激光焊接時(shí)的顏色、聲音和產(chǎn)生的火花現(xiàn)象。實(shí)驗(yàn)過(guò)程中嚴(yán)格記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)、實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，因?yàn)閮煞N激光對(duì)人眼均有損害，實(shí)驗(yàn)過(guò)程中必然嚴(yán)格恪守相應(yīng)安全守則。4.2實(shí)驗(yàn)過(guò)程及實(shí)驗(yàn)結(jié)果2激光器焊接實(shí)驗(yàn)用3500W的CO2激光器對(duì)45#低碳鋼，6061鋁合金進(jìn)行焊接，焊

15、接過(guò)程都采用He氣保護(hù)，氣體流量15L/min，用焦距300mm透鏡聚焦將光斑匯聚到280um，正離焦焊接，焊接速度為2m/min。A、45#低碳鋼鋼焊接將功率從500W開(kāi)始逐漸增添至3500W，共采納11個(gè)功率點(diǎn)進(jìn)行焊接。將實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象及數(shù)據(jù)記入表2，激光功率/功率密度與熔深、熔寬的關(guān)系見(jiàn)圖7、8。B、鋁合金6061焊接功率從1200W開(kāi)始逐漸增添至3500W，共采納13個(gè)功率點(diǎn)進(jìn)行焊接。將實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象及數(shù)據(jù)記入表3，激光功率/功率密度與熔深、熔寬的關(guān)系見(jiàn)圖9、10。激光器316L不銹鋼焊接實(shí)驗(yàn)用2500W的YAG激光器對(duì)45#低碳鋼進(jìn)行焊接，依據(jù)試樣規(guī)格對(duì)機(jī)械手進(jìn)行調(diào)試，設(shè)定焊接實(shí)驗(yàn)程序。保護(hù)氣體

16、采納4bar的Ar氣，焊接速度為2m/min。采納F=120mm透鏡，光斑為0.6mm.焊接過(guò)程中先通保護(hù)氣體再開(kāi)光，因?yàn)閅AG激光對(duì)人眼有很大損害，焊接過(guò)程中必然佩帶防備眼鏡。A、316L不銹鋼焊接焊接功率從600W逐漸變化到1600W，共11個(gè)功率點(diǎn)。將實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象及數(shù)據(jù)記入表4，激光功率/功率密度與熔深、熔寬的關(guān)系見(jiàn)圖11、12。B、鋁合金6061焊接焊接功率從600W逐漸變化到1200W。將實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象記入表5。4.3金相分析實(shí)驗(yàn)采納適合地點(diǎn)切割試樣，并進(jìn)行研磨、腐化，今后在光學(xué)顯微鏡下察看焊縫熔寬、熔深及焊縫中的缺點(diǎn)，選擇適合的丈量標(biāo)準(zhǔn)記錄數(shù)據(jù)。實(shí)驗(yàn)過(guò)程：采納適合地點(diǎn)在切割機(jī)進(jìn)步行切割，在本

17、次實(shí)驗(yàn)中對(duì)每一塊試樣進(jìn)行兩次切割，并采納34個(gè)截面進(jìn)行仔細(xì)研磨，將磨好后的試樣進(jìn)行腐化，此中45#低碳鋼選擇5%硝酸、酒精混淆溶液，鋁合金采納NaOH溶液，腐化時(shí)間大體15min。試樣辦理好后，在光學(xué)顯微鏡下對(duì)焊縫的熔寬、熔深及焊縫中的宏觀缺點(diǎn)進(jìn)行丈量，將各組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄并整理記入表2、3、4。五、實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析nknXn135n計(jì)算不同樣功由丈量中采納35格為1mm，依據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，利用公式率狀況下熔深、熔寬的均勻值，此中X為均勻熔深或熔寬，kn為第n個(gè)丈量點(diǎn)下的格子數(shù)，為n丈量點(diǎn)的數(shù)目。ps2，此中S為功率密度，P為激光功功率轉(zhuǎn)變成功率密度的公式為：r率，r為光斑半徑。利用excel繪出各焊

18、接條件下熔深、熔寬與激光功率（功率密度）之間的關(guān)系曲線（以激光器的功率（功率密度）為橫坐標(biāo)，試樣的熔深和熔寬的長(zhǎng)度為縱坐標(biāo)），經(jīng)過(guò)察看曲線中熔深和熔寬的變化，確立閾值范圍，從而進(jìn)行實(shí)驗(yàn)分析。5.1CO2激光器焊接實(shí)驗(yàn)5.1.145#低碳鋼鋼焊接實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，結(jié)果及分析：表2CO2焊接45#低碳鋼熔深、熔寬與功率（功率密度）的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)及實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象編激光功率密度實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象功率熔深（mm）熔寬（mm）號(hào)(W/cm2)（W）1500812427略微黃光,無(wú)飛0.310.49濺2600974912黃光,無(wú)飛濺0.740.4937001137398先黃光，后藍(lán)白0.910.69光,開(kāi)始有飛濺48001245282

19、藍(lán)白光,飛濺1.20.69開(kāi)始增添59001462368藍(lán)白光,飛濺1.460.77增添610001624854先藍(lán)白光，后白1.740.77光,飛濺增添715002437281先藍(lán)白光，后白2.61光,飛濺增添820003249708白光,飛濺開(kāi)3.541始減少925004062134白光,飛濺減3.891.17少1030004874561激烈白光,飛4.571.23濺消逝1135005686988激烈白光,產(chǎn)51.34生氣團(tuán)圖7熔深、熔寬與功率的關(guān)系曲線圖8熔深、熔寬與激光功率的關(guān)系曲線從表2中及圖7、8中能夠看出在保護(hù)氣體為He，焊接速度保持在2m/min的狀況下，跟著激光功率密度的提高

20、，45#鋼的資料表面會(huì)發(fā)生一系列變化，包含表面溫度高升、融化、氣化、形成小孔并出現(xiàn)光致等離子體，同時(shí)聲音也逐漸增大，飛濺加強(qiáng)，光明加深，光明刺目更強(qiáng)且刺目體積部分變大。當(dāng)激光功52率密度小于600W(功率密度為9.710W/cm)，曲線變化比較緩和，金屬汲取激光能量只惹起資料表層溫度的高升及表層發(fā)生融化。功率密度抵達(dá)700W(功率密度為621.13710W/cm)時(shí)，曲線變化加速，資料表面在激光束的輻照下發(fā)生氣化，在氣化反沖壓力的作用下，液態(tài)熔池向下凹陷形成深熔小孔，熔深、熔寬較之600W的焊接點(diǎn)有顯著提高，即發(fā)生了跳變，在此今后，跟著激光功率的增添，熔深與熔寬之比也有較大幅度的提高。依據(jù)激光

21、焊接模式原理，我們62得悉在功率密度為1.13710W/cm以前，屬于熱傳導(dǎo)過(guò)程，即焊接種類為熱鋁合金6061焊接實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象及結(jié)果表3CO2焊接6061鋁合金熔深、熔寬與功率（功率密度）的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)及實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象編號(hào)功率密度功率（w）（w/cm2）實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象熔深/mm熔寬/mm1黃光，光點(diǎn)很10001624854小，無(wú)飛濺002黃光，光點(diǎn)很12001949825小，無(wú)飛濺00.143黃光，光點(diǎn)，無(wú)飛濺00.174先黃光，后綠16002599766光，無(wú)飛濺00.25黃光、綠光間雜出現(xiàn)，無(wú)00.296黃光、綠光間雜出現(xiàn)，開(kāi)始20003249708有飛濺0

22、0.297出現(xiàn)綠光，飛22003574678濺好多00.298出現(xiàn)綠光，后消逝，飛濺逐24003899649漸增添2.112.29出現(xiàn)綠光，后消逝，飛濺逐26004224620漸增添2.142.2310瞬時(shí)綠光，后為黃光，飛濺28004549591增添2.292.6311綠光，后黃光變強(qiáng)，飛濺增30004874561多2.42.7112綠光，后黃光變強(qiáng)，飛濺增33005362017多2.712.711335005686988黃色亮光更3.032.94強(qiáng)有火花，飛濺增添圖9熔深，熔寬與功率的關(guān)系曲線圖10熔深，熔寬與功率密度的關(guān)系曲線在對(duì)鋁合金6061的焊接中，由表3，圖9、10知，激光功率在1

23、000W2200W的七個(gè)焊接點(diǎn)時(shí)，熔深熔寬較小，表面僅有細(xì)微變化，在激光功率為22002400W、6262功率密度為3.57510W/cm3.90010W/cm時(shí)，熔深、熔寬有了大幅度提高（突變），可見(jiàn)閾值范圍在62周邊，即閾值以前為熱導(dǎo)焊、閾值今后3.90010W/cm626為深熔焊。在激光功率為2200W3500W、功率密度為3.57510W/cm5.687102W/cm時(shí)，熔深熔寬的深度及寬度增添，即在必然條件范圍內(nèi)，跟著功率的增添，焊接深度增添。5.2YAG激光器316L不銹鋼焊接實(shí)驗(yàn)5.2.145#低碳鋼鋼焊接表4固體Nd：YAG激光器焊接316L不銹鋼熔深，熔寬與功率(功率密度)的

24、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)編號(hào)功率密度實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象功率(W)(W/cm2)熔深(mm)熔寬(mm)1400141471.0605黃色亮點(diǎn)0.20.8571432亮點(diǎn)逐漸變500176838.8257亮0.20.7142863600212206.5908亮點(diǎn)變亮0.2571430.8285714700247574.3559亮點(diǎn)變亮0.2857140.85800282942.1211亮點(diǎn)變亮0.4142860.86900318309.8862亮點(diǎn)變亮0.4857140.84285771000353677.6513亮點(diǎn)變亮0.5571430.88571481100389045.4164亮點(diǎn)變亮0.60.885714912

25、00424413.1816亮點(diǎn)變亮0.6857140.9101300459780.9467亮點(diǎn)變亮0.8285710.9111400495148.7118亮點(diǎn)變亮1.8571431.357143121500530516.477亮點(diǎn)變亮1.9714291.428571圖11熔深，熔寬與功率的關(guān)系曲線圖12熔深，熔寬與功率密度的關(guān)系曲線在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中能夠察看到：跟著激光功率的增添，光芒逐漸變亮，陪伴煙塵，藍(lán)光的產(chǎn)生，而且聲音逐漸增大。但焊接的整個(gè)過(guò)程中均無(wú)飛濺的產(chǎn)生。從表4，圖11中我們能夠看出，功率在增添過(guò)程中，焊接的熔深、熔寬均隨之增添。如圖6211、12所示，當(dāng)激光加工功率在1300W1400

26、W（功率密度為0.46010W/cm0.495210W/cm）之間時(shí)，焊縫的深度，寬度以及深寬比有大幅度提高，而在此以前的都比較小，所以我們計(jì)算功率的閾值約1300W1400W中間值1350W左右，功率62密度閾值約為0.47810W/cm左右。即在臨界點(diǎn)以前能夠?yàn)楹附臃N類為熱導(dǎo)焊，今后為深熔焊。鋁合金6061焊接固體Nd：YAG激光器焊接6061鋁合金無(wú)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，實(shí)驗(yàn)過(guò)程現(xiàn)象如表5所示編號(hào)激光功率（W）實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象1600焊縫、火苗小，亮點(diǎn)小，無(wú)飛濺，無(wú)聲音2800焊縫增寬、火苗增大，亮點(diǎn)增大，無(wú)飛濺，無(wú)聲音31000焊縫增寬、火苗增大，亮點(diǎn)增大，無(wú)飛濺，無(wú)聲音41200焊縫增寬、火苗增大，亮點(diǎn)

27、增大，無(wú)飛濺，無(wú)聲音51400焊縫增寬、火苗增大，亮點(diǎn)增大，無(wú)飛濺，無(wú)聲音61600焊縫增寬、火苗增大，亮點(diǎn)增大，無(wú)飛濺，無(wú)聲音71800焊縫增寬、火苗增大，亮點(diǎn)增大，細(xì)小飛濺，無(wú)聲音82000焊縫增寬、火苗增大，亮點(diǎn)增大，細(xì)小飛濺，無(wú)聲音因沒(méi)有切割和分析試樣，焊接的深度，寬度隨功率變化的數(shù)據(jù)沒(méi)有，也就沒(méi)有他們之間的曲線關(guān)系。但理論上，整個(gè)過(guò)程均沒(méi)有出現(xiàn)深熔焊，即均為熱導(dǎo)焊，且跟著激光功率的增添，熔深和熔寬應(yīng)當(dāng)會(huì)有小幅度的提高或變化。六、實(shí)驗(yàn)結(jié)論經(jīng)過(guò)對(duì)四次實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析和比較，我們獲取以下結(jié)論：1、在任何一種焊接方式下，跟著激光功率(功率密度)的增添（其余各條件保持不變），焊縫的熔深與熔寬都隨

28、之增大，即焊縫的尺寸與功率成正有關(guān)。此中在達(dá)到某一特定功率密度時(shí)，焊縫的尺寸會(huì)大幅度增添，深寬比也顯著增大，我們以為此時(shí)的功率密度即為熱導(dǎo)焊向深熔焊轉(zhuǎn)變的閾值。2、因?yàn)橘Y料自己的性質(zhì)，如粗拙度、對(duì)波長(zhǎng)汲取率等特色，不同樣種類的金屬焊接的結(jié)果也有所不同樣。如在本次實(shí)驗(yàn)中，鋁合金對(duì)激光的汲取率較之45#低碳鋼較低，一方面因?yàn)殇X合金對(duì)激光的反射較強(qiáng)致使汲取率降落，另一方面則因?yàn)殇X合金比45#低碳鋼更簡(jiǎn)單產(chǎn)生等離子體障蔽的現(xiàn)象。3、因遇到光束質(zhì)量的影響，CO2激光器的聚焦光斑尺寸比YAG激光器要小，所以同樣功率時(shí)前者的功率密度較大，所以CO2激光器焊接質(zhì)量要優(yōu)于YAG。光束質(zhì)量丈量方法一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、認(rèn)識(shí)丈量光束質(zhì)量的方法2、掌握鑒于空心探針丈量原理的PROMETEC企業(yè)的LASERSCOPEUFF100大功率光束光斑質(zhì)量檢測(cè)儀的使用方法。二、實(shí)驗(yàn)原理采納鑒于空心探針丈量原理的PROMETEC企業(yè)的LASERSCOPEUFF100大功率光束光斑質(zhì)量檢測(cè)儀丈量大功率CO2激光器的光束質(zhì)量。如圖13所示是空心探針探測(cè)法丈量原理，這一方法過(guò)去是作為大功率激光光束光斑質(zhì)量檢測(cè)而提出的。由一個(gè)定速電機(jī)帶動(dòng)空心探針轉(zhuǎn)動(dòng)，探針一端有一個(gè)微孔，探針