激光焊接___论文.doc

摘要的优点,已成功应用于微、小型零件的精密焊接中。高功率 CO2 及高功率 YAG 激光器的出现,开辟了激光焊接的新领域。获得了以小孔效应为理论基础的深熔焊接,在机械、汽车、钢铁等工业领域获得了日益广泛的应用。激光焊接的主要优点(1) 可将入热量降到最低的需要量, 热影响区金相变化范围小, 且因热传导所导致的变形亦最低。(2) 32mm 板厚单道焊接的焊接工艺参数业经检定合格, 可降低厚板焊接所需的时间甚至可省掉填料金属的使用。(3) 不需使用电极, 没有电极污染或受损的顾虑。且因不属于接触式焊接制程,机具的耗损及变形接可降至最低。(4) 激光束易于聚焦、对准及受光学仪器所导引, 可放置在离工件适当之距离,且可在工件周围的机具或障碍间再导引,其他焊接法则因受到上述的空间限制而无法发挥。(5) 工件可放置在封闭的空间( 经抽真空或内部气体环境在控制下)。(6 )激光束可聚焦在很小的区域,可焊接小型且间隔相近的部件, (7 )可焊材质种类范围大,亦可相互接合各种异质材料。(8 )易于以自动化进行高速焊接,亦可以数位或电脑控制。(9 )焊接薄材或细径线材时,不会像电弧焊接般易有回熔的困扰。( 10 )不受磁场所影响(电弧焊接及电子束焊接则容易),能精确的对准焊件。( 11 )可焊接不同物性(如不同电阻)的两种金属( 12 )不需真空,亦不需做 X 射线防护。( 13 )若以穿孔式焊接,焊道深一宽比可达 10:1 ( 14 )可以切换装置将激光束传送至多个工作站。激光焊接的主要缺点(1 )焊件位置需非常精确,务必在激光束的聚焦范围内。(2) 焊件需使用夹治具时, 必须确保焊件的最终位置需与激光束将冲击的焊点对准。(3 )最大可焊厚度受到限制渗透厚度远超过 19mm 的工件,生产线上不适合使用激光焊接。(4) 高反射性及高导热性材料如铝、铜及其合金等, 焊接性会受激光所改变。(5) 当进行中能量至高能量的激光束焊接时, 需使用等离子控制器将熔池周围的离子化气体驱除,以确保焊道的再出现。(6 )能量转换效率太低,通常低于 10% 。(7 )焊道快速凝固,可能有气孔及脆化的顾虑。(8 )设备昂贵。三、激光焊接的工艺参数。 1、功率密度。功率密度是激光加工中最关键的参数之一。采用较高的功率密度,在微秒时间范围内,表层即可加热至沸点,产生大量汽化。因此,高功率密度对于材料去除加工,如打孔、切割、雕刻有利。对于较低功率密度,表层温度达到沸点需要经历数毫秒,在表层汽化前,底层达到熔点,易形成良好的熔融焊接。因此, 在传导型激光焊接中,功率密度在范围在 104~106W/CM2 。 2、激光脉冲波形。激光脉冲波形在激光焊接中是一个重要问题,尤其对于薄片焊接更为重要。当高强度激光束射至材料表面,金属表面将会有 60~98% 的激光能量反射而损失掉,且反射率随表面温度变化。在一个激光脉冲作用期间内,金属反射率的变化很大。 3、激光脉冲宽度。脉宽是脉冲激光焊接的重要参数之一,它既是区别于材料去除和材料熔化的重要参数,也是决定加工设备造价及体积的关键参数。 4、离焦量对焊接质量的影响。激光焊接通常需要一定的离做文章一,因为激光焦点处光斑中心的功率密度过高,容易蒸发成孔。离开激光焦点的各平面上,功率密度分布相对均匀。离焦方式有两种:正离焦与负离焦。焦平面位于工件上方为正离焦,反之为负