激光焊接特性.pptx
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1、先进焊接与连接技术国家重点实验室 激光焊接特性 哈尔滨工业大学 陶 汪 你应该知道:1.激光焊接基本原理?激光焊接基本原理?2.激光焊接的主要参数?激光焊接的主要参数?3.常用材料的激光焊接性?常用材料的激光焊接性?4.激光焊接易出现的问题?激光焊接易出现的问题?一、激光焊接原理 热导焊接热导焊接 深熔焊接深熔焊接 热导焊传热特性热导焊传热特性 深熔焊传热特性深熔焊传热特性 一、激光焊接原理ProcessHeat source intensityFusion zone profileFlux shielded arc welding5102104Gas-shielded arc welding
2、5102104Plasma5102106Laser or EB5106108 low high low high defocus focus 一、激光焊接原理特征描述高能密度-匙孔深熔焊大深宽比焊缝、低变形高速焊接高效率、降低成本快速启停与弧焊对比大气环境下焊接与电子束对比无X光辐射与电子束对比热影响区小可以焊接热敏感材料焊接精度高适合特殊接头自动化程度高适合工业化规模生产激光可以实现分光、分时适合多工位焊接大厚板焊接(t20mm)与其他方法对比 O 焊接高反射率材料与其他方法相比 X 设备成本与其他方法相比 X 激光焊接的主要特点激光焊接的主要特点 二、激光焊接的主要影响因素光束特性光束特性
3、 能量,脉冲或连续能量,脉冲或连续 光斑尺寸和模式光斑尺寸和模式 偏振偏振 波长波长焊接特性焊接特性 焊接速度焊接速度 聚焦位置聚焦位置 接头几何尺寸接头几何尺寸 间隙间隙保护气保护气 成份成份 保护方式保护方式 压力、流速压力、流速材料特性材料特性 成份成份 表面状态表面状态激光能量斑点尺寸 光束模式 偏振 波长保护气成份保护方式流速接头形式几何尺寸间隙表面状况材料成份焊接速度聚焦位置 二、激光焊接的主要影响因素1 1、激光能量、激光能量304不锈钢6kW4kW2kW1kW1050050100焊接速度,V/(mm/s)熔深,h/mm激激光光功功率率直直接接影影响响焊接深度。焊接深度。一一定定
4、板板厚厚焊焊接接,需需要要匹匹配配合合适适的的焊焊接接速度与激光功率。速度与激光功率。P:激光功率(W)R:反射率 v:焊接深度(m/s)W:焊缝宽度(mm)二、激光焊接的主要影响因素2 2、脉冲能量、脉冲能量调调Q Q脉脉冲冲:初初期期抑抑制制激激光光振振荡荡,积积累累工工作作物物质质上上能能量量粒粒子子数数;打打开开Q Q 开关,高能粒子雪崩式跃迁,极短时间内释放能量。开关,高能粒子雪崩式跃迁,极短时间内释放能量。脉冲固体激光器:低平均功率,高峰值脉冲能量,短脉宽脉冲固体激光器:低平均功率,高峰值脉冲能量,短脉宽(200ms)(200ms)优势:适用焊接高反射率材料,更大熔深、低变形。优势
5、:适用焊接高反射率材料,更大熔深、低变形。脉冲参数:脉冲频率、脉冲能量、脉冲宽度、峰值功率脉冲参数:脉冲频率、脉冲能量、脉冲宽度、峰值功率 二、激光焊接的主要影响因素脉冲脉冲频率频率 f(Hz)脉冲频率、光斑直径、焊接速度的匹配,决定焊缝重叠率。脉冲频率、光斑直径、焊接速度的匹配,决定焊缝重叠率。单位脉冲单位脉冲能量能量 E(J)脉冲峰值功率脉冲峰值功率 P(W)脉冲宽度脉冲宽度 t(s)脉冲脉冲平均功率平均功率 Pe(W)脉脉冲冲焊焊关关键键:一一定定脉脉冲冲能能量量或或平平均均功功率率基基础础上上,可可以以调调节节峰峰值值功功率和激光作用时间。率和激光作用时间。铝铝合合金金:500Hz频频
6、率率、P=1000W、Pe=2000W 脉脉冲冲焊焊接接速速度度可可以以提提高高3倍倍,熔深提高熔深提高60%。二、激光焊接的主要影响因素3 3、光斑直径、光斑直径光光斑斑直直径径决决定定激激光光能能量量密密度度,从从而而影影响响焊焊缝缝熔熔深深、焊焊接接速速度度和和激激光光功率的匹配。功率的匹配。光斑直径取决于:光束质量、焦距、焦点位置光斑直径取决于:光束质量、焦距、焦点位置光斑直径的选择:深宽比、材料反射率、连接间隙光斑直径的选择:深宽比、材料反射率、连接间隙4 4、波长、波长波长影响材料和等离子体对激光的吸收率。波长影响材料和等离子体对激光的吸收率。二、激光焊接的主要影响因素5 5、焊接
7、速度、焊接速度焊接速度影响熔池流动方式和尺寸。焊接速度影响熔池流动方式和尺寸。低焊接速度:熔池大而宽,容易下塌低焊接速度:熔池大而宽,容易下塌高焊接速度:熔池凝固速度大于回填速度,容易形成咬边、隆起高焊接速度:熔池凝固速度大于回填速度,容易形成咬边、隆起 二、激光焊接的主要影响因素6 6、焦点位置、焦点位置焦焦点点位位置置直直接接影影响响光光束束能能量量在在材材料料表表面面及及内内部部的的分分布布状状态态,由由接接头头类型、间隙、错位和所需焊缝熔深、熔宽决定。类型、间隙、错位和所需焊缝熔深、熔宽决定。对接接头:熔深最大;对接接头:熔深最大;搭接接头:熔宽最大搭接接头:熔宽最大 二、激光焊接的主
8、要影响因素激光焊接的接头设计激光焊接的接头设计高能量密度、高速焊接高能量密度、高速焊接p 冷却速度快冷却速度快p 材料蒸发、匙孔材料蒸发、匙孔p 激光辐射加热激光辐射加热 三、常用材料的激光焊接性激光焊接主要问题激光焊接主要问题裂纹、气孔裂纹、气孔气孔气孔材料反射损失能量材料反射损失能量热裂纹敏感材料:高碳、硫、磷材料热裂纹敏感材料:高碳、硫、磷材料 三、常用材料的激光焊接性MaterialCrackCompositionCSiMnCuFeNiCrMoother高温合金 B2高0.121.01.04-6Rm1.026V,Co高温合金 C40.121.01.04-6Rm1516V,CoIncon
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