影响激光焊接加工的几个主要参数.pdf

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1、《机电技术》2008年第1期焊接技术影响激光焊接加工的几个主要参数12程隆双冯薇（1.集美大学工程训练中心2.集美大学机械工程学院，福建厦门361021）摘要：激光焊接是一种先进的非接触焊接技术，焊接形态稳定。通过应用研究，发现为了提高焊接质量，只要结合焊接材料的特性，控制激光脉冲的宽度、能量、峰值功率和重复频率等参数，就能使工件焊接处充分熔化，达到焊接要求的同时实施激光焊接。这有利于促进激光焊接技术的广泛应用。关键词：激光焊接脉冲材料焊接特性中图分类号：TG456.7文献标识码：A文章编号：1672－4801（2008）01-58-031引言近20年来中国在改革开放和

2、迅速发展中，不断地推动高科技的研发和应用。激光加工技术进步显著，各种激光系统、设备已经进入各个工业领域。激光加工技术是利用激光束与物质的相互作用的特性，对金属和非金属进行各种加工，从20世纪90年代中期开始，激光焊接的优点日益凸显出来，成为专门焊接精密敏感的、几何形状复杂的或是特殊要求工件的方法。使用激光焊接可不必像电子束那样必须在真空中进行，因而可简化工序和降低成本。激光焊接过程中，掌握好一图1功率对熔深及焊接速度的影响些变化规律，就可以根据对焊缝组织的不同要求2.2激光脉冲波形来调整焊缝，通过控制激光焊接条件可以获得最激光脉冲波形在脉冲激光焊接中是一个重要佳的焊缝性

3、能。问题，尤其对于薄片焊接。当高强度激光束射入2激光焊接加工参数材料表面，会将60～98％的激光能量反射而损失激光焊接参数是决定焊接能力的重要因素，掉，尤其是金、银、铜、铝、钛等材料反射强、传热快。一个激光脉冲讯号过程中，金属的反射直接影响焊接质量。只要控制好主要参数，即能率随时间而变化。当材料表面温度升高到熔点时，有效采用高激光焊接加工技术。反射率会迅速下降，当表面处于熔化状态时，反2.1激光输出功率射稳定于某一值。对于波长1.064μm的激光束，工件表面某点吸收能量的多少由激光输出功大多数材料初始反射率较高，因此常采用带有前率和激光辐照时间共同决定。在其他参数都相同

4、置尖峰的激光输出波形，利用开始出现的尖峰迅的条件下(如能量分布,焦点位置等)，增加激光输速改变表面状态，使其温度上升至熔点，从而使出功率可提高焊接速度、增大焊接熔深。焊接碳材料表面反射率较低。对于钢及类似等黑金属，其表面反射率比有色金属低，宜采用平坦的激光钢时输出功率对熔深及焊接速度的影响如图1所波形。在实际焊接中可针对不同材料的焊接特性，示。焊接熔深直接与光束功率密度有关，对一定灵活调整脉冲波形。如对于易脆材料可以采用能直径的激光束，熔深随着光束功率提高而增加。量缓慢降低的脉冲波形,减慢冷淬速度。无论对连续激光还是脉冲激光，激光功率越大，2.3激光脉冲宽度则工件所能吸

5、收的能量值越高，材料所能达到的脉宽由熔深与热影响分区确定，脉宽越长热温度就越高。随着聚焦透镜焦长变化，功率会由影响区越大，熔深是随脉宽的1/2次方增加。但此改变。脉冲宽度的增大会降低峰值功率，因此增加脉冲58焊接技术《机电技术》2008年第1期宽度一般用于热传导焊接方式，形成的焊缝尺寸粗糙。一般来说，重叠率越大，焊缝越光滑，但宽而浅，尤其适合薄板和厚板的搭接焊。但是，焊接速度也相应降低。当激光脉冲频率超过一定值时，重叠率过大，超过材料的焊接极限，容易较低的峰值功率会导致多余的热输入。对于每种焊穿或出现焊渣。材料，都有一个可使熔深达到最大的最佳脉冲宽−32.6材料吸收率度

6、。钢的最佳脉冲宽度为（5～8）×10S。激光束与材料吸收的相容性取决于材料的一2.4焦点位置（离焦量、焦距）些重要性能，如吸收率、反射率、热导率等，其焊接时，光束的聚焦特性（包括焦距和离焦中最主要是吸收率。材料吸收率与材料的电阻系量）对焊接质量有影响。采用短焦距可获得较高数和光洁度都有关系。美国罗切斯特大学研究人的能量密度，光斑小,要求工件配合间隙要小。长员利用高能脉冲激光处理的方法，改变金属特性，焦距能量密度低，焦距较大，但仍可维持一定的将会大大提高金属吸收的能力。材料的表面状态能量密度。对接头定位的精度不高时，能量密度对光束吸收率有较大影响，建议利用采用表面涂足够用

7、于焊接时，可采用长焦距焊接。层或表面生成氧化膜的方法，对提高材料对光束焦平面位于工件上方的为正离焦，反之为负的吸收很有效。离焦。正、负离焦量相等时，平面上的功率密度2.7焊接速度近似相同，但熔池形状不同。在实际运用中，薄提高焊接速度会使熔深变浅。所以，一般在板焊接时，熔深小，适宜用正离焦；熔深较大时，焊接薄板或焊接性较好材料时使用高速焊接；厚采用负离焦，如果离焦太远效果也不明显，能量板、难焊材料速度要降低。焊接速度对熔池和焊也比较容易分散。图2表示焦点位置对1018钢熔缝形状也有影响。低速下熔池大而宽，且易产生深及缝宽的影响。通过调节离焦