激光焊接概论.pdf

e to [英文版]首 页关于我们新闻中心焊接工艺切割工艺应用实例供求信息招聘信息论 坛联系我们 您现在的位置是:中国焊接网激光焊接(1)双击自动滚屏发布者:chianweld 发布时间:2007-2-28 阅读:3958次激光焊接(一)1 激光焊接技术的兴起及发展自1960年发明第一台激光器以来,人们对激光的特性进行了研究,并论证了激光的应用前景。在1964年~1965年相继发明了CO2、YAG激光器后才进一步证实了激光加工材料的可行性,这是因为这两种激光器可以产生高的平均功率和峰值功率。经过物理对激光特性和激光束与物质相互作用要理的研究,激光技术的应用领域才不断明确和具体化。激光焊接技术是激光工业应用的一个重要方面,在激光出现不久就有人开始了激光焊接技术的研究。目前,常用的激光加工技术和其对应的能量范围如图1所示。激光焊接技术经历曲脉冲波向连续波的发展,有效功率薄板焊接向大功率厚件焊接发展,由单工作台单工件加工向多工作台多工件同时焊接发展,以及由简单焊缝形状向可控的复杂焊缝形状发展,激光收集物质也包含了多种气体和固体晶体。激光焊接的应用也随着激光焊接页码,1/15激光焊接(1)2009-6-20/?id=505技术的发展而发展,目前,激光焊接技术已在航空航天、武器制造、船舶工业、汽车制造、压力容器制造、民用及医用等多个领域。很多学者将激光加工连同电子束加工和离子束加工并称为21世纪最具有发展前景及最有效的加工技术。早期的激光焊接研究试验大多数是利用红宝石脉冲激光器,当时虽然能够获得较高的脉冲能量,但是这些激光器的平均输出功率却相当低,这主要是由激光器很低的工作效率和发光物质的受激性所决定的。目前,激光焊接主要使用CO2激光器和Nd:YAG激光器。Nd:YAG激光器。Nd:YAG激光器由于具有较高的平均功率,在它出现之后就成为激光点焊和激光缝焊的优选设备。Ready在1971年曾指出激光焊接与电子束焊接的显著区别在于激光幅射不能产生穿孔焊接方式。而实际上,当激光脉冲能量达到106W/cm2时,就会在被焊接金属材料焊接界面上形成焊孔,小孔的形成条件得到满足,从而就可以利用激光束进行深熔焊接。同时小孔的建立与维持需要一定的时间,因此,使用脉冲激光进行焊接时,小孔就不易向深处扩展,也就不易产生深熔焊。在20世纪70年代以前,由于高功率连续波形(CW)激光器尚未开发出来,所以研究重点集中在脉冲激光接(PW)上。早期的激光焊接研究实验大多数是利用红宝石脉冲激光器,1ms脉冲典型的峰值输出功率Pm为5kW左右,脉冲能量Jp为1~5J,脉冲频率?≤1Hz。当时虽然能够获得较高的脉冲能量,但这些激光器的平均输出功率Pa却相当低,这主要是由激光器很低的工作效率和发光物质的受激形状决定的。Nd:YAG激光器由于具有较高的平均功率,在它出现之后很快应成为点焊和缝焊的优选设备,其焊接过程是通过焊点搭接而进行的,直到1kW以上的连续功率波形激光器诞生以后,具有真正意义的激光缝焊才得以实施。随着千瓦级连续CO2激光器焊拉试验的成功,激光焊接技术在20世纪70年代初取得了突破性进展。在大厚度不锈钢试件上进行CO2激光焊接,形成了穿透熔深的焊缝,从而清楚地表明了小孔的形成,而且激光焊接产生的深熔焊缝与电子束焊接相似。这些利用CO2激光器进行金属焊接的早期工作证明了高功率连续激光焊接的巨大潜能。日本、德国、英国和前苏联等国的研究人员也相继报道了高功率CO2激光焊接技术的发展及其优化。CO2激光焊接继续的发展集中于如何获得高光束质量的致密可靠的激光源,如何理解和解释接头设计、焊接速度、光束聚焦和等离子体效应之间的复杂相互作用及其与焊接性能的关系。除少数特例外,在这些研究中,基本不采用功率高于20kW激光器进行焊接,事实上,激光焊接工艺开发与发展的后来实际工作表明,使用功率超过12~15kW的激光器进行激光焊接,并不会获得更好的效益,除非应用在焊接速度及高级金属工件厚度极大的场合。由于金属对钕玻璃激光反射率远远低于CO2激光,因此,相对于CO2激光器来讲,使用功率大大降低的钕玻璃激光进行焊接就可以获得与CO2激光焊接相当的焊接质量,光纤传导技术可以较好地应用于钕玻璃激光,而CO2激光则不具备这种性能。在钕玻璃与Nd:YAG激光点焊的早期开发中,。,,因此相对于CO2激光器来说,(钕玻璃或Nd:YAG)进行激光焊接,可获得相当好的焊接质量。而且,,甚至功率高于4kW也是可行的,而CO2激光则不具备这种性