特种焊接技术 教学课件 作者 王洪光 主编07二章课件教案.doc

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1、序号专业及班级授课类型7授课日期讲课课题第二章激光焊第二节激光焊设备及装置第三节激光焊的焊接性教学目的1、了解激光焊的设备组成2、了解激光焊对材料的适应性重点与难点重点：激光焊设备的技术参数难点：设备工作原理时间(分)内容及教授方法教具第二节激光焊设备及装置一．激光焊设备的组成二、激光焊设备选用及技术参数第三节激光焊的焊接性一．激光焊的焊缝形成特点二．金属的激光焊接性课后记录检查意见签字教师课时计划（首页）7第二节激光焊设备及装置一、激光焊设备的组成（一）激光器激光器是激光焊设备中的重要部分，提供加工所需的光能。对激光器的要求是稳定、可靠，能长期正常运行。（二）光学系统光学系统用以进行光

2、束的传输和聚焦。进行直线传输时，通道主要是空气，在进行大功率或大能量传输时，必须采取屏蔽以免对人造成危害。在激光输出快门打开之前，激光器不对外输出。在小功率系统中，聚焦多采用透镜，在大功率系统中一般采用反射聚焦镜。（三）激光加工机加工机用以产生工件与光束间的相对运动。激光加工机的精度对焊接或切割的精度影响很大。（四）辐射参数传感器主要用于检测激光器的输出功率或输出能量，并通过控制系统对功率或能量进行控制。（五）工艺介质输送系统焊接时该系统的主要功能有：7教师课时计划（付页）1、输送惰性气体，保护焊缝2、大功率CO2焊接时，在熔池上方产生蒸汽等离子体，该等离子会对光束产生反射、吸收和散射，

3、减小能量利用率，使熔深变浅，这时，输送适当的气体可将焊缝上方的等离子体部分吹走；3、针对不同的焊接材料，输送适当的混合气以增加熔深。（六）工艺参数传感器主要用于检测加工区域的温度、工件的表面状况以及等离子体的特性等，以便通过控制系统进行必要的调整。（七）控制系统主要作用是输入参数并对参数进行实时显示、控制，另外，还有保护和报警等功能。（八）准直用He-Ne激光器一般采用小功率的He-Ne激光器，进行光路的调整和工件的对中。以上是激光焊设备的典型组成，实际上，由于应用场合不同，加工要求不同，上述的8个部分不一定一一具备，各个部分的功能也有很大差别，在选用设备时应根据实际情况而定。二、激光焊

4、设备选用及技术参数在选择或购买激光焊设备时，应根据工件尺寸、形状、材质和设备的特点、技术指标、适用范围以及经济效益等综合考虑。表2－3列出了部分国产激光焊设备的主要技术参数。微型件、精密件的焊接可选用小功率焊机，中厚件的焊接应选用功率较大的焊机。点焊可选用脉冲激光焊机，要获得连教师课时计划（付页）7续焊缝则应选用连续激光焊机或高频脉冲连续激光焊机。小功率脉冲激光焊机适合于直径0.5mm以下金属丝与丝、丝与板（或薄膜）之间的点焊，特别是微米级细丝、箔膜的点焊。脉冲能量和脉冲宽度是决定脉冲激光点焊熔深和焊点强度的关键。连续激光焊机特别是高功率连续激光焊机大都是CO2激光焊机，可用于形成连续焊

5、缝以及厚板的深熔焊。焊接工艺参数有激光功率、焊接速度、光斑直径、离焦量、保护气体等。第三节激光焊的焊接性一、激光焊的焊缝形成特点激光热传导焊焊缝的特点与一些常规焊接方法相似。激光焊的熔池有周期性变化，主要原因是激光与物质作用过程中的自振荡效应。这种自振荡的频率与激光束的参数、金属的热物理性能和金属蒸气的动力学特性有关。一般其频率为102～104Hz，而温度波动的振幅约为（1～5）×102K。由于自振荡效应，使熔池中的小孔和金属的流动现象也发生周期性的变化。当金属蒸气和等离子体屏蔽激光束时，金属蒸发也减少，作为充满金属蒸气的小孔也会缩小，底部就会被液态金属所填充。一旦解除对激光束的屏蔽，又

6、重新形成小孔。同样，液态金属的流动速度和扰动状态也会发生周期性变化。高功率密度的激光可以使材料的熔化在很短的周期内完成，并以很快的速度凝固，导致焊缝组织与常规熔焊组织区别较大。激光焊缝的组织细、热影响区窄，经常含有较多的非平教师课时计划（付页）7衡组织，相的固溶度通常较高。由于激光深熔焊的热输入是电弧焊的1/3～1/10，因此凝固过程很快。特别是在焊缝的下部，因很窄且散热情况好，故有很高的冷却速度，使焊缝内产生细化的等轴晶，晶粒的尺寸为电弧焊的1/3左右。熔池的周期性变化，有时会在焊缝中产生两个特有的现象。第一是气孔，按它们的大小而言，也可以称为空洞。充满金属蒸气的小孔，由于发生周期性变

7、化，同时熔化的金属又在它的周围从前沿向后沿流动，加上激光焊时焊缝金属的冷却速度较常规焊接快得多，因此气体就不容易从焊缝中逸出，滞留在焊缝中形成气孔。第二是焊缝根部熔深的周期性变化，这与小孔的周期性变化有关，是由激光深熔焊自振荡现象的物理本质所决定的。从焊缝的纵剖面来看，由于熔池中熔化金属从前部向后部流动的周期变化，使焊缝形成层状组织。由于周期变化的频率很高，所以层间距离很小。这些因素和激光的净化作用，都有利于提高焊缝的力学性能和抗裂