列管式換熱器1

第二單元激光焊2.1激光焊概述2.2激光焊設(shè)備與工藝2.3典型材料的激光焊2.4激光安全與防護(hù)綜合知識(shí)模塊

1可編輯ppt第二單元激光焊2.1激光焊概述綜合知識(shí)模塊1可編輯2.1激光焊概述2.1.1激光焊原理及特點(diǎn)2.1.2激光焊的分類2.1.3激光焊的應(yīng)用2可編輯ppt2.1激光焊概述2.1.1激光焊原理及特點(diǎn)2可編輯ppt2.1激光焊概述激光焊（LaserWelding，LBW）是利用能量密度極高的激光束作為熱源的一種高效精密焊接方法。與傳統(tǒng)焊接方法相比，激光焊具有能量密度高、穿透深、精度高、適應(yīng)性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。3可編輯ppt2.1激光焊概述激光焊（LaserWelding，LBW2.1.1激光焊原理及特點(diǎn)一、激光焊的原理二、激光焊的特點(diǎn)

4可編輯ppt2.1.1激光焊原理及特點(diǎn)一、激光焊的原理4可編輯ppt2.1.1激光焊原理及特點(diǎn)激光是指激光活性物質(zhì)（工作物質(zhì)）受到激勵(lì)，產(chǎn)生輻射，通過光放大而產(chǎn)生一種單色性好、方向性強(qiáng)、光亮度高的光束。經(jīng)透射或反射鏡聚焦后可獲得直徑小于0.01mm、功率密度高達(dá)106～l0l2W/cm2的能束，可用作焊接、切割及材料表面處理的熱源。5可編輯ppt2.1.1激光焊原理及特點(diǎn)激光是指激光活性物質(zhì)（工作物質(zhì)）受2.1.1激光焊原理及特點(diǎn)激光焊實(shí)質(zhì)上是激光與非透明物質(zhì)相互作用的過程，微觀上是一個(gè)量子過程，宏觀上則表現(xiàn)為反射、吸收、加熱、熔化、汽化等現(xiàn)象。激光焊時(shí)，激光照射到被焊接件的表面，與其發(fā)生作用，一部分被反射，一部分進(jìn)入焊件內(nèi)部。6可編輯ppt2.1.1激光焊原理及特點(diǎn)激光焊實(shí)質(zhì)上是激光與非透明物質(zhì)相2.1.1激光焊原理及特點(diǎn)激光焊的熱效應(yīng)取決于焊件吸收光束能量的程度，常用吸收率來表征。金屬對(duì)激光的吸收率，主要與激光波長(zhǎng)、金屬的性質(zhì)、溫度、表面狀況以及激光功率密度等因素有關(guān)。7可編輯ppt2.1.1激光焊原理及特點(diǎn)激光焊的熱效應(yīng)取決于焊件吸收光2.1.1激光焊原理及特點(diǎn)材料的加熱:吸收了光子而處于高能級(jí)的電子將在與其他電子的碰撞以及與晶格的互相作用中進(jìn)行能量的傳遞，光子的能量最終轉(zhuǎn)化為晶格的熱振動(dòng)能，引起材料溫度升高，改變材料表面及內(nèi)部溫度。8可編輯ppt2.1.1激光焊原理及特點(diǎn)材料的加熱:吸收了光子而處于高能2.1.1激光焊原理及特點(diǎn)材料的熔化及汽化:激光加工時(shí)，材料吸收的光能向熱能的轉(zhuǎn)換是在極短的時(shí)間（約為10-9s）內(nèi)完成的。在這個(gè)時(shí)間內(nèi)，熱能僅僅局限于材料的激光輻射區(qū)，而后通過熱傳導(dǎo)，熱量由高溫區(qū)傳向低溫區(qū)。當(dāng)功率密度大于106W/cm2時(shí)，被焊材料會(huì)產(chǎn)生急劇的蒸發(fā)。9可編輯ppt2.1.1激光焊原理及特點(diǎn)材料的熔化及汽化:激光加工時(shí)，材2.1.1激光焊原理及特點(diǎn)在連續(xù)激光深熔焊接時(shí)，由于蒸發(fā)，蒸氣壓力和蒸氣反作用力等能克服熔化金屬表面張力以及液體金屬靜壓力而形成“小孔”?！靶】住鳖愃朴凇昂诙础?，有助于對(duì)光束能量的吸收。壁聚焦效應(yīng):激光束射入小孔中時(shí)，由于激光束聚焦后不是平行光束，與孔壁間形成一定的入射角，激光束照射到孔壁上后，經(jīng)多次反射而達(dá)到孔底，最終被完全吸收，如圖所示。10可編輯ppt2.1.1激光焊原理及特點(diǎn)在連續(xù)激光深熔焊接時(shí)，由于蒸發(fā)，蒸2.1.1激光焊原理及特點(diǎn)焊縫的形成:隨著工件和光束做相對(duì)運(yùn)動(dòng)，由于劇烈蒸發(fā)產(chǎn)生的表面張力使“小孔”前沿的熔化金屬沿某一角度小孔和熔融金屬流動(dòng)的示意圖

得到加速，在“小孔”后面的近表面處形成如圖所示的熔流?！靶】住焙蠓揭簯B(tài)金屬由于散熱的結(jié)果，溫度迅速降低，凝固，形成連續(xù)的焊縫。11可編輯ppt2.1.1激光焊原理及特點(diǎn)焊縫的形成:隨著工件和光束做相對(duì)2.1.1激光焊原理及特點(diǎn)激光焊的優(yōu)點(diǎn)：聚焦后的激光束功率密度可達(dá)105~107W／cm2，加熱速度快，熱影響區(qū)窄，焊接應(yīng)力和變形小，易于實(shí)現(xiàn)深熔焊和高速焊，特別適于精密焊接和微細(xì)焊接。12可編輯ppt2.1.1激光焊原理及特點(diǎn)激光焊的優(yōu)點(diǎn)：12可編輯ppt2.1.1激光焊原理及特點(diǎn)可獲得深寬比大的焊縫，激光焊的深寬比目前已超過12:1，焊接厚件時(shí)可不開坡口一次成型。適宜于常規(guī)焊接方法難以焊接的材料，如難熔金屬、熱敏感性強(qiáng)的材料以及熱物理性能差異懸殊、尺寸和體積懸殊的工件間焊接；也可用于非金屬材料的焊接，如陶瓷、有機(jī)玻璃等。13可編輯ppt2.1.1激光焊原理及特點(diǎn)可獲得深寬比大的焊縫，激光焊的深寬2.1.1激光焊原理及特點(diǎn)可借助反射鏡使光束達(dá)到一般焊接方法無法施焊的部位；YAG激光和半導(dǎo)體激光可通過光導(dǎo)纖維傳輸，可達(dá)性好，適合于微型零件和遠(yuǎn)距離的焊接?？纱┻^透明介質(zhì)對(duì)密閉容器內(nèi)的工件進(jìn)行焊接，如可焊接置于玻璃密封容器內(nèi)的鈹合金等劇毒材料。14可編輯ppt2.1.1激光焊原理及特點(diǎn)可借助反射鏡使光束達(dá)到一般焊接方法2.1.1激光焊原理及特點(diǎn)激光束不受電磁干擾，不存在X射線防護(hù)問題，也不需要真空保護(hù)。15可編輯ppt2.1.1激光焊原理及特點(diǎn)激光束不受電磁干擾，不存在X射線防2.1.1激光焊原理及特點(diǎn)激光焊的缺點(diǎn)：激光焊難以焊接反射率較高的金屬；對(duì)焊件加工、組裝、定位要求相對(duì)較高；設(shè)備一次性投資大。16可編輯ppt2.1.1激光焊原理及特點(diǎn)激光焊的缺點(diǎn)：16可編輯ppt2.1.2激光焊的分類按激光對(duì)工件的作用方式：脈沖激光焊和連續(xù)激光焊。傳熱焊：功率密度小于105W/cm2深熔焊：小孔焊，功率密度大于106W/cm2a）傳熱焊b）深熔焊1-等離子云2-熔化材料3-小孔4-熔深17可編輯ppt2.1.2激光焊的分類按激光對(duì)工件的作用方式：脈沖激光焊和連2.1.3激光焊的應(yīng)用應(yīng)用行業(yè)應(yīng)用實(shí)例航空航天發(fā)動(dòng)機(jī)殼體、機(jī)翼隔架、膜盒等電子儀表集成電路內(nèi)引線、顯像管電子槍、調(diào)速管、儀表游絲等機(jī)械制造精密彈簧、針式打印機(jī)零件、金屬薄壁波紋管、熱電偶、電液伺服閥等鋼鐵冶金焊接厚度0.2～8mm、寬度0.5～1.8m的硅鋼片，非合金鋼和不銹鋼18可編輯ppt2.1.3激光焊的應(yīng)用應(yīng)用行業(yè)應(yīng)用實(shí)例航空航天發(fā)動(dòng)機(jī)2.1.3激光焊的應(yīng)用應(yīng)用行業(yè)應(yīng)用實(shí)例汽車制造汽車底架、傳動(dòng)裝置、齒輪、點(diǎn)火器中軸與撥板組合件等醫(yī)療器械心臟起搏器以及心臟起搏器所用的鋰碘電池等食品加工食品罐（用激光焊代替?zhèn)鹘y(tǒng)的錫焊或接觸高頻焊，具有無毒、焊接速度快、節(jié)省材料以及接頭美觀、性能優(yōu)良等特點(diǎn)）等其他領(lǐng)域燃?xì)廨喥?、換熱器、干電池鋅筒外殼、核反應(yīng)堆零件等19可編輯ppt2.1.3激光焊的應(yīng)用應(yīng)用行業(yè)應(yīng)用實(shí)例汽車制造汽車底架2.2激光焊設(shè)備與焊接工藝2.2.1激光焊設(shè)備2.2.2激光焊工藝20可編輯ppt2.2激光焊設(shè)備與焊接工藝2.2.1激光焊設(shè)備20可編輯p2.2.1激光焊設(shè)備激光焊設(shè)備主要由激光器、光學(xué)系統(tǒng)、光速檢測(cè)器、焊槍、工作臺(tái)、電源及控制系統(tǒng)、氣源、水源、操作盤、數(shù)控裝置等組成。21可編輯ppt2.2.1激光焊設(shè)備激光焊設(shè)備主要由激光器、光學(xué)系統(tǒng)、光速2.2.1激光焊設(shè)備激光器激光器中工作物質(zhì)的形態(tài)分有固體、流體和氣體激光器。22可編輯ppt2.2.1激光焊設(shè)備激光器22可編輯ppt2.2.1激光焊設(shè)備氣體激光器：焊接和切割所用氣體激光器大多是CO2激光器，其工作氣體主要成分是CO2、N2和He氣體。CO2激光器的特點(diǎn)：輸出功率范圍大。能量轉(zhuǎn)換功率大大高于固體激光器。CO2激光波長(zhǎng)為10.6um，屬于紅外光，它可在空氣中傳播很遠(yuǎn)而衰減很小。23可編輯ppt2.2.1激光焊設(shè)備氣體激光器：焊接和切割所用氣體激光器大多2.2.1激光焊設(shè)備CO2激光器的分類：根據(jù)結(jié)構(gòu)形式可將熱加工應(yīng)用的CO2激光器分為以下四種：密閉式、橫流式、軸流式和板條式。24可編輯ppt2.2.1激光焊設(shè)備CO2激光器的分類：24可編輯ppt2.2.1激光焊設(shè)備密閉式CO2激光器：其主體結(jié)構(gòu)由玻璃管制成，放電管中充以CO2、N2和He的混合氣體，在電極間加上直流高壓電，通過混合氣體輝光放電，激勵(lì)CO2分子產(chǎn)生激光，從窗口輸出。25可編輯ppt2.2.1激光焊設(shè)備密閉式CO2激光器：其主體結(jié)構(gòu)由玻璃管制2.2.1激光焊設(shè)備橫流式CO2激光器：其混合氣體通過放電區(qū)流動(dòng)，氣體直接與換熱器進(jìn)行熱交換，因而冷卻效果好，允許輸入大的電功率，每米放電管的輸出功率可達(dá)2~3kW。

26可編輯ppt2.2.1激光焊設(shè)備橫流式CO2激光器：其混合氣體通過放電區(qū)2.2.1激光焊設(shè)備快速軸流式CO2激光器：其主要特點(diǎn)是氣體的流動(dòng)方向和放電方向與激光束同軸。氣體在放電管中以接近聲速的速度流動(dòng)，速度約為150m/s，每米放電管長(zhǎng)度上可輸出500～2000W的激光功率。27可編輯ppt2.2.1激光焊設(shè)備快速軸流式CO2激光器：其主要特點(diǎn)是氣2.2.1激光焊設(shè)備板條式CO2激光器：其主要特點(diǎn)是光束質(zhì)量好，消耗氣體少，運(yùn)行可靠，免維護(hù)，運(yùn)行費(fèi)用低，目前板條式CO2激光器的輸出功率已達(dá)3.5kW。28可編輯ppt2.2.1激光焊設(shè)備板條式CO2激光器：其主要特點(diǎn)是光束質(zhì)光束傳輸及聚焦系統(tǒng)：光束傳輸及聚焦系統(tǒng)又稱為外部光學(xué)系統(tǒng)，用于把激光束傳輸并聚焦到工件上。2.2.1激光焊設(shè)備29可編輯ppt光束傳輸及聚焦系統(tǒng)：光束傳輸及聚焦系統(tǒng)又稱為外部光學(xué)系統(tǒng)，用2.2.1激光焊設(shè)備光束檢測(cè)器：主要用于檢測(cè)激光器的輸出功率或輸出能量，并通過控制系統(tǒng)對(duì)功率或能量進(jìn)行控制。氣源和電源：目前的CO2激光器采用CO2、N2、He（或Ar）混合氣體作為工作介質(zhì)，其體積配比為7:33:60。He、N2均為輔助氣體，混合后的氣體可提高輸出功率5~10倍。但He氣價(jià)格昂貴，選用時(shí)應(yīng)考慮其成本。為了保證激光器穩(wěn)定運(yùn)行，一般采用快響應(yīng)、恒穩(wěn)性高的電子控制電源。30可編輯ppt2.2.1激光焊設(shè)備光束檢測(cè)器：主要用于檢測(cè)激光器的輸出功率2.2.1激光焊設(shè)備工作臺(tái)和控制系統(tǒng)：伺服電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的工作臺(tái)可供安放工件實(shí)現(xiàn)激光焊接或切割。激光焊的控制系統(tǒng)多采用數(shù)控系統(tǒng)。31可編輯ppt2.2.1激光焊設(shè)備工作臺(tái)和控制系統(tǒng)：伺服電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的工作臺(tái)2.2.1激光焊設(shè)備激光焊設(shè)備的選用：微型件、精密件的焊接可選用小功率焊機(jī)；點(diǎn)焊可選用脈沖激光焊機(jī)，直徑0.5mm以下金屬絲與絲、絲與板（或薄膜）之間的點(diǎn)焊，特別是微米級(jí)細(xì)絲、箔膜的點(diǎn)焊等則應(yīng)選擇小功率脈沖激光焊機(jī)。連續(xù)激光焊機(jī)特別是高功率連續(xù)激光焊機(jī)大多是CO2激光焊機(jī)，主要用于形成連續(xù)焊縫以及厚板的深熔焊。32可編輯ppt2.2.1激光焊設(shè)備激光焊設(shè)備的選用：32可編輯ppt2.2.2激光焊工藝一、激光焊的能源特性功率密度吸收率離焦量33可編輯ppt2.2.2激光焊工藝一、激光焊的能源特性33可編輯ppt一、激光焊的能源特性

功率密度：激光能作用于固態(tài)金屬表面時(shí)，按功率密度不同可產(chǎn)生三種不同加熱狀態(tài)。功率密度較低時(shí)僅對(duì)表面產(chǎn)生無熔化的加熱，這種狀態(tài)用于表面熱處理或釬焊；功率密度提高時(shí)，可產(chǎn)生熱傳導(dǎo)型熔化加熱，用于薄板高速焊及精密點(diǎn)焊；功率密度進(jìn)一步提高時(shí)，則產(chǎn)生熔孔型熔化，用于深熔焊。只須調(diào)節(jié)激光的功率密度，即能實(shí)現(xiàn)不同加工工藝的要求。34可編輯ppt一、激光焊的能源特性功率密度：激光能作用于固態(tài)金屬表面時(shí)，調(diào)整功率密度的主要方法有：①調(diào)節(jié)輸入激光器的能量；②調(diào)節(jié)光斑尺寸，即激光束與金屬固體表面交叉面積的大??；③改變光模形式，即改變光斑中能量的分布；④改變脈沖寬度及前沿的梯度等。一、激光焊的能源特性

35可編輯ppt調(diào)整功率密度的主要方法有：一、激光焊的能源特性35可編輯p吸收率：激光焊接的熱效應(yīng)取決于工件吸收光束能量的程度，常用吸收率來表征。金屬的吸收率又與溫度密切相關(guān)。光亮的金屬表面對(duì)激光有很強(qiáng)的反射作用。一、激光焊的能源特性

36可編輯ppt吸收率：激光焊接的熱效應(yīng)取決于工件吸收光束能量的程度，常用吸離焦量是工件表面離激光焦點(diǎn)的距離。工件表面在焦點(diǎn)以內(nèi)時(shí)為負(fù)離焦，與焦點(diǎn)的距離為負(fù)離焦量。反之為正離焦。離焦量不僅影響工件表面激光光斑的大小，而且影響光束的入射方向，因而對(duì)熔深和焊縫形狀有較大的影響。一、激光焊的能源特性

37可編輯ppt離焦量是工件表面離激光焦點(diǎn)的距離。一、激光焊的能源特性3二、脈沖激光焊工藝

脈沖激光焊時(shí)，每個(gè)激光脈沖在金屬上形成一個(gè)焊點(diǎn)。焊件是由點(diǎn)焊或由點(diǎn)焊搭接成的縫焊方式實(shí)現(xiàn)連接。加熱斑點(diǎn)很小，因而主要用于微型、精密元件和一些微電子元件的焊接。38可編輯ppt二、脈沖激光焊工藝脈沖激光焊時(shí)，每個(gè)激光脈沖在金屬上形成一1．接頭形式

脈沖激光焊加熱斑點(diǎn)微小（約微米數(shù)量級(jí)），因而用于薄片（厚度小于0.1mm）、薄膜（幾微米至幾十微米）和金屬絲（直徑可小至0.02mm）的焊接。使焊點(diǎn)重合，還可以進(jìn)行一些零件的封裝焊。39可編輯ppt1．接頭形式脈沖激光焊加熱斑點(diǎn)微?。s微米數(shù)量級(jí)），因而用脈沖激光焊的接頭形式

40可編輯ppt脈沖激光焊的接頭形式40可編輯ppt2．脈沖激光焊工藝參數(shù)

（1）脈沖能量和脈沖寬度脈沖激光焊時(shí)，脈沖能量主要影響金屬的熔化量，脈沖寬度則影響熔深。（2）功率密度Pd激光焊接時(shí)焊點(diǎn)的直徑和熔深由熱傳導(dǎo)所決定41可編輯ppt2．脈沖激光焊工藝參數(shù)（1）脈沖能量和脈沖寬度41可編輯三、連續(xù)CO2激光焊工藝

1.接頭形式及裝配要求

裝配的精度要求很高。在實(shí)際應(yīng)用中，CO2激光焊最常采用的接頭形式是對(duì)接和搭接。42可編輯ppt三、連續(xù)CO2激光焊工藝1.接頭形式及裝配要求42可編輯43可編輯ppt43可編輯ppt（2）焊接速度焊接速度影響焊縫的熔深和熔寬。焊接速度（m/min） 0.5 0.6 0.75 0.9 1.25 1.5 2.0 2．連續(xù)激光焊的工藝參數(shù)

44可編輯ppt（2）焊接速度焊接速度（m/min） 0.5 0.6 0.2．連續(xù)激光焊的工藝參數(shù)

（1）激光功率激光功率是指激光器的輸出功率，沒有考慮導(dǎo)光和聚焦系統(tǒng)所引起的損失。連續(xù)工作的低功率激光器可在薄板上以低速產(chǎn)生有限傳熱焊縫。激光功率主要影響熔深。45可編輯ppt2．連續(xù)激光焊的工藝參數(shù)（1）激光功率45可編輯ppt（3）光斑直徑在入射功率一定的情況下，光斑尺寸決定了功率密度的大小。減小光斑直徑比增加激光功率的效果更明顯。2．連續(xù)激光焊的工藝參數(shù)

46可編輯ppt（3）光斑直徑2．連續(xù)激光焊的工藝參數(shù)46可編輯ppt（4）離焦量離焦量是工件表面至激光焦點(diǎn)的距離，以ΔF表示。2．連續(xù)激光焊的工藝參數(shù)

47可編輯ppt（4）離焦量2．連續(xù)激光焊的工藝參數(shù)47可編輯ppt（5）保護(hù)氣體深熔焊時(shí)，保護(hù)氣體有兩個(gè)作用：一是保護(hù)焊縫金屬免受有害氣體的侵襲，防止氧化污染；二是抑制等離子體的負(fù)面效應(yīng)。48可編輯ppt（5）保護(hù)氣體深熔焊時(shí)，保護(hù)氣體有兩個(gè)作用：48可編輯pp四、激光復(fù)合焊

激光復(fù)合焊接技術(shù)是指將激光與其他焊接方法組合起來的集約式焊接技術(shù)，其優(yōu)點(diǎn)是能充分發(fā)揮每種焊接方法的優(yōu)點(diǎn)并克服某些不足，從而形成一種高效的熱源。49可編輯ppt四、激光復(fù)合焊激光復(fù)合焊接技術(shù)是指將激光與其他焊接方法組合1．激光－電弧焊

激光焊接復(fù)合技術(shù)中應(yīng)用較多的是激光-電弧復(fù)合焊接技術(shù)（也稱為電弧輔助激光焊接技術(shù)），主要目的是有效地利用電弧能量，在較小的激光功率條件下獲得較大的熔深，同時(shí)提高激光焊接對(duì)接頭間隙的適應(yīng)性，降低激光焊的裝配精度，實(shí)現(xiàn)高效率、高質(zhì)量的焊接過程。50可編輯ppt1．激光－電弧焊激光焊接復(fù)合技術(shù)中應(yīng)用較多的是激光-電弧復(fù)激光－TIG復(fù)合焊接示意圖激光－MIG復(fù)合焊接示意圖51可編輯ppt激光－TIG復(fù)合焊接示意圖激光－MIG復(fù)合焊接示意圖51可編（1）有效利用激光能量母材處于固態(tài)時(shí)對(duì)激光的吸收率很低，而熔化后對(duì)激光的吸收率可高達(dá)50%以上。采用復(fù)合焊接方法時(shí)，TIG或MIG電弧先將母材熔化，緊接著用激光照射，從而提高母材對(duì)激光的吸收率。52可編輯ppt（1）有效利用激光能量52可編輯ppt（2）增加熔深在電弧的作用下，母材熔化形成熔池，而激光則作用在已形成的熔池底部，加之液態(tài)金屬對(duì)激光束的吸收率高，因而復(fù)合焊接較單純激光焊接的熔深大。53可編輯ppt（2）增加熔深53可編輯ppt（3）穩(wěn)定電弧單獨(dú)采用電弧焊時(shí)，焊接電弧有時(shí)不穩(wěn)定，特別是在小電流情況下，當(dāng)焊接速度提高到一定值時(shí)會(huì)引起電弧飄移，使焊接過程無法進(jìn)行；而采用激光一電弧復(fù)合焊時(shí)，激光產(chǎn)生的等離子體有助于穩(wěn)定電弧。54可編輯ppt（3）穩(wěn)定電弧54可編輯ppt55可編輯ppt55可編輯ppt2．激光－高頻焊

該方法是在高頻焊管的同時(shí)，采用激光對(duì)熔焊處進(jìn)行加熱，使待焊件在整個(gè)焊縫厚度上的加熱更均勻，有利于進(jìn)一步提高焊管的質(zhì)量和生產(chǎn)率。56可編輯ppt2．激光－高頻焊該方法是在高頻焊管的同時(shí)，采用激光對(duì)熔焊處3．激光－壓焊

該方法是將聚焦的激光束照射到被連接焊件的接合面上，利用材料表面對(duì)垂直偏振光的高反射將激光導(dǎo)向焊接區(qū)，由于接頭特定的幾何形狀，激光能量在焊接區(qū)被完全吸收，使焊件表層的金屬加熱或熔化，然后在壓力的作用下實(shí)現(xiàn)材料的連接。這樣構(gòu)成的焊接件不僅焊縫強(qiáng)度高，焊接速度也得到大幅度提高。57可編輯ppt3．激光－壓焊該方法是將聚焦的激光束照射到被連接焊件的接合近年來，通過激光一電弧相互復(fù)合而誕生的復(fù)合焊接技術(shù)獲得了長(zhǎng)足的發(fā)展，在航空、軍工等部分復(fù)雜構(gòu)件上的應(yīng)用日益受到重視。目前，激光與不同電弧的復(fù)合焊接技術(shù)已成為激光焊接領(lǐng)域發(fā)展的熱點(diǎn)之一。58可編輯ppt近年來，通過激光一電弧相互復(fù)合而誕生的復(fù)合焊接技術(shù)獲得了長(zhǎng)足2.3典型材料的激光焊任何傳統(tǒng)焊接方法能夠焊接的材料也都能采用激光焊，而且在多數(shù)情況下，激光焊接的質(zhì)量更好、效率更高。許多黑色和有色金屬的異種材料焊接可采用激光焊實(shí)現(xiàn)。59可編輯ppt2.3典型材料的激光焊任何傳統(tǒng)焊接方法能夠焊接的材料也都能2.3典型材料的激光焊2.3.1鋼的激光焊2.3.2有色金屬的激光焊2.3.3異種材料的激光焊60可編輯ppt2.3典型材料的激光焊2.3.1鋼的激光焊60可編輯ppt2.3.1鋼的激光焊一、碳素鋼和低合金鋼的焊接

二、不銹鋼的焊接

三、硅鋼的焊接

61可編輯ppt2.3.1鋼的激光焊一、碳素鋼和低合金鋼的焊接61可編輯p一、碳素鋼和低合金鋼的焊接1．碳當(dāng)量較低的鋼激光焊接性較好（1）激光焊焊縫組織細(xì)小、熱影響區(qū)窄。（2）從接頭的硬度和顯微組織的分布來看，激光焊有較高的硬度和較陡的硬度梯度，這表明可能有較大的應(yīng)力集中出現(xiàn)。（3）激光焊熱影響區(qū)的組織主要為低碳馬氏體，由于焊接速度高、熱輸入小所造成的。（4）低合金鋼激光焊時(shí)，焊縫中的有害雜質(zhì)元素大大減少，產(chǎn)生了凈化效應(yīng)，提高了接頭的韌性。62可編輯ppt一、碳素鋼和低合金鋼的焊接1．碳當(dāng)量較低的鋼激光焊接性較好62．碳當(dāng)量超過0.3%時(shí)，焊接的難度就會(huì)增加，冷裂敏感性增大，材料在疲勞和低溫條件下的脆斷傾向也隨之增加。（1）預(yù)熱或后熱；（2）采用雙光束焊接，一束聚焦，另一束散焦；（3）在保證熔深的條件下，盡量采用較低的功率和焊接速度。63可編輯ppt2．碳當(dāng)量超過0.3%時(shí)，焊接的難度就會(huì)增加，冷裂敏感性增大3．當(dāng)高碳材料和低碳材料焊接時(shí)，采用偏置焊縫形勢(shì)有利于限制馬氏體的轉(zhuǎn)變，減少裂紋的產(chǎn)生。4．鎮(zhèn)靜鋼和半鎮(zhèn)靜鋼的激光焊接性能較好，因?yàn)椴牧显跐沧⑶凹尤肓斯?、鋁等脫氧劑，使鋼中的含氧量降到很低程度。5．硫、磷含量超過0.04%的鋼激光焊接時(shí)易產(chǎn)生熱裂紋。6．對(duì)于搭接結(jié)構(gòu)的鍍鋅鋼，一般很難采用激光焊接。64可編輯ppt3．當(dāng)高碳材料和低碳材料焊接時(shí)，采用偏置焊縫形勢(shì)有利于限制馬二、不銹鋼的焊接不銹鋼的激光焊接性能較好。奧氏體不銹鋼的導(dǎo)熱系數(shù)只有碳鋼的1/3，吸收率比碳鋼略高。因此，奧氏體不銹鋼能獲得比普通碳鋼稍微深一點(diǎn)的熔深（約深5%～10%左右）。Cr-Ni系不銹鋼激光焊時(shí)，材料具有很高的能量吸收率和熔化效率。65可編輯ppt二、不銹鋼的焊接不銹鋼的激光焊接性能較好。65可編輯ppt激光焊焊接鐵素體不銹鋼時(shí)，焊縫塑性和韌性比采用其他焊接方法時(shí)要高。不銹鋼的激光焊，可用于核電站中不銹鋼管、核燃料包等的焊接，也可用于化工等其他工業(yè)部門。66可編輯ppt激光焊焊接鐵素體不銹鋼時(shí)，焊縫塑性和韌性比采用其他焊接方法時(shí)三、硅鋼的焊接

硅鋼片是一種應(yīng)用廣泛的電磁材料。硅鋼的主要特點(diǎn)是含硅量高，焊接的主要問題是脆化。其產(chǎn)生原因是硅鋼屬于鐵素體鋼，用常規(guī)TIG焊時(shí)焊縫會(huì)生成粗大的鐵素體柱狀晶，而且熱影響區(qū)晶粒長(zhǎng)大也十分嚴(yán)重。焊縫和熱影響區(qū)的粗晶脆化常常造成焊接接頭在后序加工中斷裂。67可編輯ppt三、硅鋼的焊接硅鋼片是一種應(yīng)用廣泛的電磁材料。硅鋼的主要特用CO2激光焊焊接硅鋼薄板中焊接性最差的Q112B高硅取向變壓器鋼（板厚0.35mm），能獲得滿意的結(jié)果。與TIG焊比較，激光焊接頭的反復(fù)彎曲次數(shù)遠(yuǎn)大于TIG焊的次數(shù)。激光焊焊接接頭的延性、韌性好的主要原因是由于焊接速度快、線能量小，因而焊縫和熱影響區(qū)的晶粒比鎢極氬弧焊細(xì)得多，從而防止了粗晶脆化的產(chǎn)生，且焊后不經(jīng)過熱處理即可滿足生產(chǎn)上對(duì)其接頭韌性的要求。68可編輯ppt用CO2激光焊焊接硅鋼薄板中焊接性最差的Q112B高硅取向變2.3.2有色金屬的激光焊一、鋁合金的激光焊

二、鈦合金的激光焊

三、高溫合金的激光焊

69可編輯ppt2.3.2有色金屬的激光焊一、鋁合金的激光焊69可編輯p一、鋁合金的激光焊

鋁合金激光焊常采用深熔焊方式，焊接時(shí)的主要困難是它對(duì)激光束的高反射率和自身的高導(dǎo)熱性。鋁及鋁合金激光焊時(shí)，隨溫度的升高，氫在鋁中的溶解度急劇升高，焊縫中多存在氣孔，深熔焊時(shí)根部可能出現(xiàn)空洞，焊道成形較差。70可編輯ppt一、鋁合金的激光焊鋁合金激光焊常采用深熔焊方式，焊接時(shí)的主采用激光焊接鋁及鋁合金時(shí)，除了能量密度的問題，還有三個(gè)很重要的問題需要解決：氣孔、熱裂紋和嚴(yán)重的焊縫不規(guī)則性。鋁合金對(duì)激光的強(qiáng)烈反射作用，使焊接十分困難，必須采用高功率的激光器才能進(jìn)行焊接。71可編輯ppt采用激光焊接鋁及鋁合金時(shí)，除了能量密度的問題，還有三個(gè)很重要二、鈦合金的激光焊鈦合金具有高的比強(qiáng)度，良好的塑性及韌性，較高的抗腐蝕性，是一種優(yōu)良的結(jié)構(gòu)材料。鈦元素化學(xué)性質(zhì)活潑，對(duì)氧化很敏感，對(duì)由氧氣、氫氣、氮?dú)夂吞荚铀鸬拈g隙脆化也很敏感，所以要特別注意接頭的清潔和氣體保護(hù)問題。72可編輯ppt二、鈦合金的激光焊鈦合金具有高的比強(qiáng)度，良好的塑性及韌性，較在進(jìn)行鈦合金激光焊時(shí)，接頭正反面都必須施加惰性氣體保護(hù)，氣體保護(hù)范圍須擴(kuò)大到溫度在400～500℃的區(qū)域。73可編輯ppt在進(jìn)行鈦合金激光焊時(shí)，接頭正反面都必須施加惰性氣體保護(hù)，氣體三、高溫合金的激光焊

激光焊可以焊接各類高溫合金，包括電弧焊難以焊接的A1、Ti含量高的時(shí)效處理合金，而且都可獲得性能良好的接頭。用于高溫合金焊接的激光發(fā)生器一般為脈沖激光器或連續(xù)CO2激光器，功率為1～50kW。激光焊用的保護(hù)氣體，推薦采用氦氣或氦氣與少量氫的混合氣體。74可編輯ppt三、高溫合金的激光焊激光焊可以焊接各類高溫合金，包括電弧焊2.3.3異種材料的激光焊銅-鎳、鎳-鈦、鈦-鋁、低碳鋼-銅等異種金屬在一定條件下均可進(jìn)行激光焊接。激光還可以焊接陶瓷、玻璃、復(fù)合材料等。焊接陶瓷時(shí)需要預(yù)熱以防止裂紋產(chǎn)生，一般預(yù)熱到1500℃，然后在空氣中進(jìn)行焊接，通常采用長(zhǎng)焦距的聚焦透鏡；為了提高接頭強(qiáng)度，也可填加焊絲。焊接金屬基復(fù)合材料時(shí)，易產(chǎn)生脆性相，這些脆性相會(huì)導(dǎo)致裂紋以及降低接頭強(qiáng)度。75可編輯ppt2.3.3異種材料的激光焊銅-鎳、鎳-鈦、鈦-鋁、低碳鋼-銅2.4激光安全與防護(hù)2.4.1激光的危害2.4.2激光的安全防護(hù)76可編輯ppt2.4激光安全與防護(hù)2.4.1激光的危害76可編輯p