激光焊接技术与工艺

1通快TruFlow6000-15000激光培训激光焊接工艺和应用－激光焊接技术与工艺上海交通大学激光制造实验室内容提要1.激光焊接分类和主要特点2.主要激光焊接技术工艺激光（填丝）焊激光－电弧复合焊双光束激光焊激光钎焊激光点焊2016－March2激光培训－激光焊接工艺和应用－技术与工艺21.激光焊接的分类及其特点根据激光对工件的作用方式或激光束输出方式不同：根据实际作用在工件上的功率密度或焊缝的形成特点：脉冲激光焊接连续激光焊接激光热传导焊接激光深熔焊接2016－March3激光培训－激光焊接工艺和应用－技术与工艺脉冲激光焊特点脉冲激光焊类似于点焊，每个激光脉冲在金属上形成一个焊点（约微米数量级）。主要应用于微型、精密元件和微电子元件的焊接。42016－March激光培训－激光焊接工艺和应用－技术与工艺3脉冲激光焊的工艺参数脉冲能量和宽度：脉冲能量决定加热能量的大小，影响金属的熔化量脉冲宽度决定加热时间，影响熔深和热影响区大小脉冲能力一定，对不同材料，各存在一个最佳脉冲宽度功率密度：功率密度较小时，焊接以传热焊方式进行，焊点直径和熔深由热传导决定功率密度达到一定值（106W/cm2），产生小孔效应，形成深宽比大于1的焊点功率密度过大，金属蒸发剧烈，不能形成牢固焊点52016－March激光培训－激光焊接工艺和应用－技术与工艺热传导激光焊特点加热速度快、焊点小、焊缝窄、热影响区小因此，焊接变形小，精度高，焊接质量好广泛用于汽车、飞机等工业制造中焊接难于接近的部位，如水下焊接将绝缘材料和导体材料焊接焊接有色金属，异种金属62016－March激光培训－激光焊接工艺和应用－技术与工艺4热传导（脉冲）激光焊的工艺参数脉冲能量：影响金属熔化量72016－March焊点熔深h和直径d随脉冲能量变化关系激光培训－激光焊接工艺和应用－技术与工艺脉冲宽度：影响熔深2016－March8激光培训－激光焊接工艺和应用－技术与工艺5脉冲宽度：影响接头强度2016－March9123接头强度与脉冲宽度的关系曲线（）1231,2,3激光培训－激光焊接工艺和应用－技术与工艺激光脉冲波形：大多数金属的低重复频率焊接：采用带有前置尖峰，随后为平缓主脉冲的波形大多数金属的高重复频率焊接：采用光强基本不变的平定波2016－March10带前置尖峰的激光脉冲波形光强基本不变的平定波激光培训－激光焊接工艺和应用－技术与工艺6易产生热裂纹和冷裂纹的材料：采用三阶段激光脉冲三阶段激光脉冲波形2016－March11激光培训－激光焊接工艺和应用－技术与工艺功率密度：对于不同类型不同厚度的材料，应有一个合理的功率密度。122016－MarchNi、Cu片焊接时脉冲能量与宽度的关系激光培训－激光焊接工艺和应用－技术与工艺7离焦量：当要求熔深较大时，采用负离焦焊接薄材料时，宜用正离焦焦平面示意图熔化斑点直径和离开透镜焦平面距离的关系2016－March13激光焦点位置激光培训－激光焊接工艺和应用－技术与工艺激光深熔焊特点：高的深宽比最小热输入高致密性强固焊缝精确控制非接触、大气焊接过程142016－March防护镜激光束空气刀保护气工件激光培训－激光焊接工艺和应用－技术与工艺8激光深熔焊的工艺参数入射光功率：主要影响熔深152016－March低碳钢在不同功率下熔深随焊接速度的变化车用镀锌钢板拼焊最大激光焊接速度和激光功率关系激光培训－激光焊接工艺和应用－技术与工艺吸收率：决定了工件对激光束能量的利用率金属材料吸收率随表面温度和功率密度的变化2016－March16激光培训－激光焊接工艺和应用－技术与工艺9焊接速度：对熔深影响较大1018钢焊接速度与熔深的关系1Cr18Ni9Ti在10kW功率下熔深随焊接速度的变化2016－March17激光培训－激光焊接工艺和应用－技术与工艺离焦量离焦量对焊缝形状的影响2016－March18激光培训－激光焊接工艺和应用－技术与工艺10离焦量离焦量对熔深、熔宽和横截面的影响2016－March19激光培训－激光焊接工艺和应用－技术与工艺保护气体施加方法氮气室示意带保护气体的激光喷嘴2016－March20激光培训－激光焊接工艺和应用－技术与工艺11保护气体主要作用保护熔池保护聚焦透镜免受金属蒸气污染和液体熔滴的溅射驱散高功率激光焊产生的等离子屏蔽212016－March激光培训－激光焊接工艺和应用－技术与工艺3.主要激光焊接技术工艺激光（填丝）焊主要特点解决了对工件装夹、拼装要求严的问题可用小功率激光器实现厚板多道焊通过调节焊丝成分，可以控制焊缝区组织性能222016－March激光培训－激光焊接工艺和应用－技术与工艺12激光填丝焊的送丝特性根据焊件厚度与间隙大小，送丝速度与焊接速度关系如下：:拼缝间隙（mm),:工件厚度(mm)，:焊接速度(m/min),:焊丝直径(mm):送丝速度(m/min)，:成形系数，约为1.1~1.2232016－MarchwvDfvKgapW24gapwfKWvDv激光培训－激光焊接工艺和应用－技术与工艺激光填丝焊的送丝位置示意图242016－March激光填丝焊送丝装置实例激光培训－激光焊接工艺和应用－技术与工艺13激光填丝焊焊接系统组成2016－March25激光培训－激光焊接工艺和应用－技术与工艺激光束与填充金属之间的相互作用：采用填丝焊进行焊接时，激光首先作用在焊丝上，焊丝熔化后填充拼缝间隙，在激光继续作用下，基体金属熔化形成匙孔.激光束照射到焊丝上时，能量被吸收，一部分用于熔化焊丝，一部分使填充金属汽化，一部分从焊丝表面反射送丝方向不同，焊丝的熔化特性也不同：262016－March激光培训－激光焊接工艺和应用－技术与工艺14激光填丝焊应用采用多道填丝焊技术，焊接大厚板272016－March双面多道焊坡口类型单面多道焊坡口形状尺寸焊缝截面形貌激光培训－激光焊接工艺和应用－技术与工艺激光－电弧复合焊主要优点高效、节能、经济增加熔深减少焊接缺陷、改善微观组织改善焊缝成形提高焊接适应性减少焊接变形282016－March激光培训－激光焊接工艺和应用－技术与工艺15激光-MIG电弧复合焊原理激光-电弧复合热源焊接原理laserbeamkeyholemetalvapourarcmetaltransfermeltpool2011-06-03292016－March激光培训－激光焊接工艺和应用－技术与工艺29激光与电弧的复合方式：302016－March激光-电弧旁轴复合原理激光培训－激光焊接工艺和应用－技术与工艺16激光与电弧的复合方式：312016－March激光-电弧同轴复合原理双光束与TIG电弧同轴复合多电极TIG电弧与激光同轴复合激光培训－激光焊接工艺和应用－技术与工艺工艺参数初步分析（以激光-MIG复合焊为例）激光与电弧中心之间的距离322016－March焊缝熔深熔宽与激光与电弧中心之间距离DLA之间关系激光培训－激光焊接工艺和应用－技术与工艺17离焦量332016－March离焦量对焊缝熔深熔宽的影响激光培训－激光焊接工艺和应用－技术与工艺焊接速度342016－March焊接速度对焊缝熔深、熔宽以及深宽比的影响激光培训－激光焊接工艺和应用－技术与工艺18电源类型和送丝速度：当送丝速度比较小时,激光起主要作用,形成的焊缝比较窄,类似于单独激光焊的焊缝随着送丝速度的增加焊接电流电压时增加的,电弧吸收散射激光的能力也随之增加,对激光的屏蔽作用增强,激光不能穿透电弧反而使熔深减少只有在焊接电流合适时,熔深才能达到最大,焊接过程才能最稳定352016－March激光培训－激光焊接工艺和应用－技术与工艺激光倾斜角度362016－March激光倾斜角度对熔深熔宽的角度影响激光培训－激光焊接工艺和应用－技术与工艺19复合焊实例1：激光焊接与激光-TIG复合焊焊缝截面372016－March激光培训－激光焊接工艺和应用－技术与工艺复合焊实例2：激光-MIG复合焊接枪头Laser-MIGhybridweldinghead382016－MarchSource:precitec激光培训－激光焊接工艺和应用－技术与工艺20392016－MarchCO2激光用的重型焊接头Nd:YAG激光用的超细焊接头激光培训－激光焊接工艺和应用－技术与工艺复合焊实例3：激光-双电弧复合焊接枪头402016－March激光培训－激光焊接工艺和应用－技术与工艺21激光与电弧之间的相互作用412016－MarchCO2激光作用下TIG电弧形态的变化TIG焊接电弧CO2激光-TIG复合焊接电弧激光培训－激光焊接工艺和应用－技术与工艺激光与电弧之间的相互作用422016－MarchCO2激光-TIG旁轴复合焊接电弧形态激光培训－激光焊接工艺和应用－技术与工艺22激光与电弧之间的相互作用432016－MarchMIG电弧焊与激光-MIG复合焊接熔滴过渡形式激光培训－激光焊接工艺和应用－技术与工艺应用：大厚板复合深熔焊接442016－March实例：激光-MIG复合焊接10mm厚钢管的焊缝截面激光培训－激光焊接工艺和应用－技术与工艺23铝合金激光-电弧复合焊接452016－March实例：CO2激光-MIG复合焊接10mm厚铝合金截面激光培训－激光焊接工艺和应用－技术与工艺搭接接头激光-电弧复合焊接462016－March实例：CO2激光-MIG复合焊接低碳钢搭接接头焊缝截面激光培训－激光焊接工艺和应用－技术与工艺24激光-电弧复合高速焊接实例：激光-MIG复合焊接厚板（焊接速度：2m/min)2016－March47激光培训－激光焊接工艺和应用－技术与工艺双光束激光焊接特点用于解决激光焊接对装配精度的适应性及提高焊接过程的稳定性、改善焊接质量。对常规激光焊接难以焊接的材料与接头具有很大的适应性。激光培训－激光焊接工艺和应用－技术与工艺482016－March25双光束激光焊接的光束排布方式激光培训－激光焊接工艺和应用－技术与工艺492016－March串列式排布双光束激光焊接机制激光培训－激光焊接工艺和应用－技术与工艺502016－March26双束激光的实现：激光培训－激光焊接工艺和应用－技术与工艺512016－March聚焦镜分光原理激光培训－激光焊接工艺和应用－技术与工艺522016－March反射镜分光原理27应用：焊接镀锌板激光培训－激光焊接工艺和应用－技术与工艺532016－March预打孔处理的双光束焊接镀锌板搭接接头焊接铝合金激光培训－激光焊接工艺和应用－技术与工艺542016－March铝合金全熔透对接接头28焊接不等厚板激光培训－激光焊接工艺和应用－技术与工艺552016－March双光束焊接不等厚板焊接大厚板激光培训－激光焊接工艺和应用－技术与工艺562016－March双光束激光焊接20mm厚不锈钢焊缝截面29激光钎焊激光硬钎焊技术按工艺方法可分为：单光束激光钎焊双光束激光钎焊辅助电流激光钎焊激光束扫描钎焊热丝激光钎焊激光培训－激光焊接工艺和应用－技术与工艺572016－March单光束激光钎焊：激光培训－激光焊接工艺和应用－技术与工艺582016－March薄板单光束钎焊送丝方式激光焊丝钎缝工件激光焊丝钎缝工件30双光束激光钎焊：激光培训－激光焊接工艺和应用－技术与工艺592016－March双光束激光钎焊的光束辐照分布方式双光束激光钎焊：激光培训－激光焊接工艺和应用－技术与工艺602016－March大间隙焊缝双光束激光钎焊光束辐照方式31辅助电流激光钎焊激光培训－激光焊接工艺和应用－技术与工艺612016－March辅助电流激光钎焊激光束扫描钎焊激光培训－激光焊接工艺和应用－技术与工艺622016－March激光束