特种连接技术 教学课件 作者 李亚江 4.ppt

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1、特种连接方法－specialjoiningtechnology第4讲激光切割（分类、特点、设备和工艺参数）其他激光加工方法激光的安全与防护主要内容激光切割(LC)（用高能量密度的激光束作为刀具）一、激光切割特种连接方法－specialjoiningtechnology1.分类气化切割：短时间，沸点，气化，功率和功率密度较大，用于极薄的金属和非金属，如纸、布、木材等。划片断裂：激光扫描，材料受热蒸发出槽，施加压力使之开裂，用于脆性材料。氧化切割：激光预热热源，氧气切割气体，氧化热，吹走氧化物和熔化物，能量仅为熔化切割的1/2，切割速度高，用于易氧化的钢，如碳钢、钛钢及热处理钢。熔化切割：熔点

2、与沸点之间，能量仅为气化的1/10，用于不宜氧化的材料或活性金属，如不锈钢、钛、铝等2.特点特种连接方法－specialjoiningtechnology切割质量好：切口细窄（甚至0.1~0.2mm）、尺寸精度高（几十微米）、变形小。方法切缝宽/mmHAZ宽/mm切缝形态切割速度设备费用激光切割0.2~0.30.04~0.06平行快高氧-乙炔切割0.9~1.20.6~1.2比较平行慢低等离子切割3.0~4.00.5~·1.0楔形且倾斜快中高切割效率高：数台工作台，二维、三维切割，速度快，节省刀具更换时间。噪声低，振动小，无污染。切割材料种类多：金属、非金属、复合材料等但限于中、小厚度件，大

3、厚件，割速降低，设备费用高。特种连接方法－specialjoiningtechnology3.设备CO2激光器、导光系统、数控系统和割炬，其中数控系统有：割炬不动，工件动（用于小件）割炬动，工件不动（用于大件）割炬动，工件动（用于形状复杂件）特种连接方法－specialjoiningtechnology4.工艺参数激光功率：切割类型和被切割材料的性质特种连接方法－specialjoiningtechnology离焦量与焦点深度：离焦量影响切口宽度和切割质量一般焦点位于材料表面下方1/3板厚处。焦点深度与板厚有关，影响功率密度和切割速度特种连接方法－specialjoiningtechnol

4、ogy喷嘴：收缩准值型、收缩型、准值收缩型、收缩扩张型。为避免飞溅，采用气流与光轴同心；距工件表面0.5~2.0mm，保证切割过程的稳定。切割速度：影响切口宽度和表面粗糙度。切割速度：影响切口宽度和表面粗糙度。特种连接方法－specialjoiningtechnology特种连接方法－specialjoiningtechnology辅助气体：低碳钢采用O2，利用放热，提高焊接速度，保证切口质量；不锈钢采用O2＋N2，避免但用O2时导致挂渣。气体压力越大，排渣能力增强，但过大会导致表面粗糙度增加。表2.21常用金属材料激光切割工艺参数特种连接方法－specialjoiningtechnolo

5、gy1.表面处理技术（改变材料表面性能）二、其他激光加工方法激光熔敷（lasercladding）：利用激光的能量在金属材料上熔凝耐磨、耐腐蚀的高级、超高级金属层或金属陶瓷层。与基体金属表面为冶金结合（能量密度大、加热速度快、工件变形小结合强度高）。预置粉末法（预先粘结粉末层，然后激光熔敷，适于形状复杂件）；预置箔片法（放金属箔片，免粉末法厚度不均匀和粘结引发气孔）；送丝法（将合金丝送入激光产生的熔池中，要求送丝准确和稳定）；动态送粉法（利用机械装置、惰性气体辅助送粉，冶金质量好、生产效率高、工艺稳定性好）。1981年，英国Rolls-Royce采用激光熔敷（钴基合金层）涡轮叶片（镍基合金

6、）用在RB21飞机发动机上（工作温度1300），提高锁口部位的耐高温磨蚀能力。加工时间由原来钨极氩弧堆焊的14min减至1.25min，节省钴基材料50%。特种连接方法－specialjoiningtechnology美国的量子激光公司安装声达身监控反馈系统，精确控制激光熔敷过程，实现了全自动化，10.3万件涡轮叶片燕尾槽，合格率为98.7%。世界最大的激光熔敷工作室－美国斯塔鼎（Stardyne）公司Johnstown工作室，每年激光熔敷用约有1.8t粉末金属在阀门、飞机弹射部件、驱动轴和喷气发动机部件。特种连接方法－specialjoiningtechnology激光合金化（laser

7、alloying）：利用激光的能量将特定的合金元素熔入到基体的表面金属中，形成新的合金层，提高基体表面的耐磨、耐蚀、耐高温等特殊性能。固相合金化法（以粉末金属或电镀层金属作为合金元素）D.Fred将铸铁汽车发动机排气阀渗Cr后，取代Cr-W合金阀门，成本降低80%。基体材料合金化元素纯铁C,B,Cr,Ni,Mo,W,Ti45钢B,Si,Cr,Ni,Cu,W,WC40Cr钢B铸铁Ti,Cr,V,Si1Cr12Ni2WMoV