高能束焊接总结

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1、高能束焊接复习总结激光焊接：1.激光的基本特性？（1）激光的单色性好。激光的单色性比一般光要高出很多（106倍以上）。（2）方向性好、亮度高。激光输出的光束发散角度很小（小于10-3弧度），光源表面的亮度高，被照射地方的照度大。（3）相干性好。激光的相位在时间上是保持不变的，合成后能形成相位整齐、规则有序的大振幅光波。2.如何评价激光光束的质量？（1）光束传播系数k、光束衍射极限倍数M。通常K的取值为0~1，K或M2为1，光束质量实际达到衍射极限。（2）光束参数积（BBP）。决定激光加工使用范围。光束参数积与激光功率决定加工范围。3.激光产生相关名次解释？（1）辐射跃迁：粒子从外界吸

2、收能量时从低能级跃迁到高能级；从高能级跃迁到低能级时向外界释放能量。如果吸收或释放的能量是光能，则称此跃迁为辐射跃迁。（2）激发：实现粒子从低能级向高能级的跃迁过程成为激发，方式主要以：加热激发、辐射激发、碰撞激发。（3）自发辐射：处于高能级的粒子自发地向低能级跃迁并释放光子的过程。（4）受激辐射：处于高能级的粒子受到一个能量为hv=E2-E1光子的作用，从E2能级跃迁到E1能级并同时辐射出与入射光子完全一样（频率、相位、传播方向、偏振方向）的光子的过程。（5）受激吸收：处于低能级的粒子受到一个能量hv=E2-E1光子的作用，从E1能级跃迁到E2能级的过程。PS：自发辐射与受激辐射的

3、区别：一个是自由辐射的过程，光波之间没有固定的关系；另一个则是入射与辐射的光完全一致。（6）粒子数反转：热平衡状态下，处于高能级的粒子远远少于处于基态的粒子数，如果在外界作用下打破平衡，使亚稳态能级的粒子数大于处于低能级的粒子数，这种状态称为粒子数反转。（7）激光工作物质：凡是可通过激励实现粒子数反转的物质都称激光工作物质。（8）泵浦：使工作物质在某两个能级之间实现粒子数反转的过程称为泵浦或抽运。4.激光产生的基本条件？产生激光三个基本条件，必要条件；激光器的三个基本条件：（1）合适的工作物质。具有亚稳态能级，能实现粒子反转，使受激辐射多于受激吸收。（2）外界泵浦。作为外界激励，使工

4、作物质产生受激辐射。（3）光学谐振腔。筛选工作物质辐射出的光的频率，使光只能沿着轴线方向往返运动，增加光强度，实现光放大。5.常见工业激光器的性能特性？激光器类型CO2YAG半导体光纤工作物质CO2、N2、He混合气体红宝石、固态的Nd砷化镓（GaAs）、硫化镉（CdS）、硫化锌（ZnS）激励方式直流激励、交流高频激励、射流激励、微博激励光泵浦（光激励）、激光激励电注入、电子束激励和光泵浦光泵浦分类封闭管式、漫流式、横流式、轴流式、扩散冷却式灯泵浦、半导体泵浦同质结、单异质结、双异质结晶体光纤、非线性光学型光纤、稀土类掺杂光纤、塑料光纤输出功率(kW)0.5~450.1~52.5~6

5、020~50传输方式光学镜片（飞行光路）光纤光纤光纤光电转换效率3-10%10-30%20~40%25~30%光斑直径（mm）0.150.60.15~0.200.15光束质量（mm.mrad）3.758~124光束波长（um）10.61.060.9左右1.07应用特点体积大、结构复杂、功率大，根据功率的不同广泛应用于从电力电力到军事、加工等各领域可作大能量和高功率相干光源，在军事、加工、医疗和科学研究领域有广泛应用制作简单、成本低、易于大量生产，体积小、重量轻、寿命长，最主要应用与局域网系统成本低、光电转换效率高、功率大，适用于光纤通讯、激光雕刻、激光打标、激光切割6.影响材料对激光

6、能量吸收率的因素？（1）激光的波长：波长↑，吸收率↓，反射率↑；（2）材料的温度：温度↑，吸收率↑，这与材料的直流电阻率有关。（3）材料的导电性：导电性↑（Al、Cu、Au、Ag），吸收率↓；（4）材料表面状况：氧化膜（有）、表面粗糙度↑、涂层（有），吸收率↑。7.激光焊接中激光与材料的相互作用。l光致等离子体形成：金属汽化，金属蒸汽以及保护气体一部分起始自由电子被加速，碰撞蒸汽粒子和保护气体使其电离，电子密度便雪崩式增长形成致密等离子体。能量传输：等离子体位于熔池上方的激光传输通道上，它对激光会产生反射、散射以及吸收（逆韧致吸收），还会对激光产生负透镜效应。光致等离子体行为：致密等

7、离子体吸收和散射热射激光，减少了到达工件的激光能量密度，使熔深变浅→有害工件表面、匙孔中的等离子体与工件表面热传导、增强工件对激光的吸收→有利金属蒸汽在等离子体压力下返回工件→有利l匙孔效应形成：材料吸收激光后，剧烈汽化膨胀产生的蒸汽压力，克服其他阻力将熔融金属抛出，形成匙孔。能量传输：激光在匙孔内进行多重反射的吸收行为，即匙孔壁对激光的吸收机制—菲涅耳吸收。匙孔效应行为：进入小孔的激光束通过孔壁的多次反射大部分被完全吸收→有利另一部分由小孔壁反射后重新会