浅谈特种加工技术.docx

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1、特种加工技术--激光焊接一、激光焊接的工作原理　　激光焊接是将具有优异的方向性、高亮度、高强度、高单色性、高相干性等特点的激光束辐射至加工工件表面区域内，激光束经过光学系统聚焦后，其激光焦点的功率密度为104-107W/cm2，通过激光与被焊物的相互作用，在极短的时间内使被焊处形成一个能高度集中的热源区，热能使被焊物区域熔化后冷却结晶形成牢固的焊点和焊缝。加工原理示意图二、激光焊接的分类根据所用激光器及其工作方式的不同，常用的激光焊接方式有两种，一种是脉冲激光焊，主要用于单点固定连续和簿件材料的焊接，焊接时形成一个个圆形焊点；另一种为连续激光焊，主要用于大厚件的焊接和切割，焊接过

2、程中形成一条连续焊缝。就一般而论，焊接材料的选择、激光焊接机的选择，加工工作台的选择，是影响激光焊接效果的主要因素。而对于焊接过程中熔化现象能否产生和产生的强弱程度则主要取决于激光作用材料表面的时间、功率密度和峰值功率，控制好上述各参数就可利用激光进行各种不同的焊接加工。激光焊接中，光束焦点位置是最关键的控制工艺参数之一，在一定激光功率和焊接速度下，只有焦点处于最佳位置范围内才能获得最大熔深和好的焊缝形状。三、激光焊接的主要特性与其他传统的焊接技术相比，激光焊接具有如下的优点：　　1.激光焊接属非接触式焊接，作业过程不需加压，焊接速度快、功效高、深度大、残余应力和变形小，能在室温

3、或特殊条件下(如封闭的空间)进行焊接，焊接设备装置简单，不产生X射线。　　2.可焊接如高熔点金属的难熔材料，甚至可用于如陶瓷、有机玻璃等非金属材料的焊接，对异形材料施焊，效果良好，且具有很大的灵活性，可对于焊接难以接近的部位施行非接触远距离焊接。　　3.激光束经聚焦可获得很小的光斑，由于不受磁场影响且能精确定位，因此，可进行微型焊接，适用于大批量自动化生产的微、小型工件的组焊中。　　4.激光束易实现光束按时间与空间分光，可以切换装置将激光束传送举多个工作站，因此，能进行多光束同时加工及多工位加工，为更精密的焊接提供了条件。　　5.激光焊接因属无接触加工，没有工具损耗和工具调换等问

4、题，同时，其不需使用电极，因此没有电极污染或受损的顾虑，且易于以自动化进行高速焊接。亦可以数位或电脑控制。然而，激光焊接也存在着一定的局限性：1.激光器及其相关系统的成本较高，一次性设备投资较大。其次，在焊接过程中，要求焊接装配精度高，且要求光束在工件上的位置不能有显著偏移。2.焊接厚度比电子束焊小，焊接一些高反射率的金属还比较困难。四、激光焊接的工艺方法　　1.片与片间的焊接一般采用手动焊接和自动化焊接，其包括对焊、端焊、中心穿透熔化焊、中心穿孔熔化焊等四种工艺方法。　2.丝与丝的焊接一般采用手动焊接和半自动焊接，其包括丝与丝对焊、交叉焊、平行搭接焊、T型焊等四种工艺方法。　　

5、3.金属丝与块状元件的焊接采用激光焊接可以成功地实现金属丝与块状元件的连接，块状元件的尺寸可以任意。在焊接中应注意丝状元件的几何尺寸。　　4.不同金属的焊接焊接不同类型的金属要解决可焊性与可焊参数范围，不同材料之间的激光焊接只有某些特定的材料组合才有可能。　　5.块状物件补焊采用激光将激光焊丝熔化沉积到基材上，一般适合模具等产品的修补。五、激光焊接的工艺参数1.功率密度功率密度是激光加工中最关键的参数之一。采用较高的功率密度，在微秒时间范围内，表层即可加热至沸点，产生大量汽化。因此，高功率密度对于材料去除加工，如打孔、切割、雕刻有利。对于较低功率密度，表层温度达到沸点需要经历数毫

6、秒，在表层汽化前，底层达到熔点，易形成良好的熔融焊接。因此，在传导型激光焊接中，功率密度在范围在104~106W/CM2。2.激光脉冲波形激光脉冲波形在激光焊接中是一个重要问题，尤其对于薄片焊接更为重要。当高强度激光束射至材料表面，金属表面将会有60~98%的激光能量反射而损失掉，且反射率随表面温度变化。在一个激光脉冲作用期间内，金属反射率的变化很大。3.激光脉冲宽度脉宽是脉冲激光焊接的重要参数之一，它既是区别于材料去除和材料熔化的重要参数，也是决定加工设备造价及体积的关键参数。4.离焦量对焊接质量的影响激光焊接通常需要一定的离做文章一，因为激光焦点处光斑中心的功率密度过高，容易

7、蒸发成孔。离开激光焦点的各平面上，功率密度分布相对均匀。离焦方式有两种：正离焦与负离焦。焦平面位于工件上方为正离焦，反之为负离焦。按几何光学理论，当正负离做文章一相等时，所对应平面上功率密度近似相同，但实际上所获得的熔池形状不同。负离焦时，可获得更大的熔深，这与熔池的形成过程有关。实验表明，激光加热50~200us材料开始熔化，形成液相金属并出现问分汽化，形成市压蒸汽，并以极高的速度喷射，发出耀眼的白光。与此同时，高浓度汽体使液相金属运动至熔池边缘，在熔池中心形成凹陷。当负离焦时