关英文文献翻译.doc

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1、脉冲激光焊接GirishKelkar博士美国加利福尼亚州塞里图斯WJMTechnologies公司girish@welding-consultant.com翻译得不错，如果将图放置原文中会更好！由于激光器价格的下降和性能的提高，在制造领域中激光焊接日益被接受，。激光焊接是独特的，因为它提供了非接触式气焊，这种焊接方式不受焊接材料的导电性和磁性的影响。激光器可用于脉冲或CW（连续波）模式。在脉冲模式中激光焊接类似于电阻点焊，在CW模式中激光焊接类似于电弧焊接。CW模式配合弧焊工艺常用于大型结构焊接，脉冲焊接常用于微小的焊接元件，如心脏起搏器，微波炉罩，电池，传感器。脉冲

2、激光焊接能用于缝焊，重叠的脉冲能保证它的气密性。激光脉冲具有许多功能需要去理解和充分认识，这样才能利用激光焊接的好处。本文将讨论激光脉冲的所有方面，包括初始耦合，焊缝熔合和冷却。组合这些特性可以有效地用于控制焊缝熔深，焊缝尺寸，焊接模式（热导焊与匙孔焊），残余应力，以及相关的缺陷如:气孔和裂缝。关键词：脉冲激光焊接，耦合，熔合，冷却速度，残余应力，裂纹，气孔。简介激光的许多属性都适用于激光焊接。一束激光是单色的（单波长）和准直的（平行），因此它可以被聚焦到一个非常小的地方，光子密度高到可以在几毫秒内足够熔化金属和合金。激光的波长通常由激光源确定。脉冲焊接最常用的是波长

3、为1.064微米的Nd：YAG激光，这种激光具有通过光纤传输的功能。新一代的光纤激光器产生的激光也是这一波长。光纤激光器具有光束质量好的优点，它的工作距离（透镜和工件之间的距离）达10英寸,传统YAG激光器的工作距离只有两英寸.市面上另有一个光源是波长为10.64微米的CO2激光，它被认为经常被运用于连续波焊接而非脉冲焊接。激光束在穿过空气或真空时损失的能量最小。在一些应用中，整个激光传送的硬件包括焦头和光纤要安装在一个没有氧气和水蒸气污染的手套箱中，因为这对焊接钛金属来说是必要的。如果需要的话，在可控制的环境中产生一个传递激光能量的石英窗口。激光焊接不要求被焊接的部

4、分是导电的，而其他的焊接方法包括电阻焊接，电弧焊接，电子束焊接都要求焊接的部分是导电的。因此，激光焊接已被用于各种类型材料的焊接，包括金属，陶瓷/玻璃和塑料。在焊接金属中，像焊接玻璃一样所有的激光能量被金属的表面吸收，部分能量被表面吸收而其余的部分被里面吸收。焊接塑料是通过在焊接界面促进吸收激光能量，另一种是通过用一个吸收层或者部分被染色的优先吸收能量。也许导致越来越多地使用激光焊接的最重要的原因是激光能点焊。激光光束聚焦到一个点可以在几毫秒内加热，熔化和凝固，对周围的材料和组件影响较小。因此，在各种制造行业包括医疗设备，传感器，电池，微波附件激光点焊正在发现它的用途

5、。随着用途的增长，激光电源供应能力包括闭环反馈和脉冲整形有了实质性的改善。由于激光脉冲焊接推到它的极限在新的和独特的应用，在焊接部分的激光脉冲和它的影响有好的说明这将变得越来越重要。本文介绍了激光脉冲的过程及其在焊缝大小，形状，残余应力和缺陷方面的影响。激光脉冲的过程激光脉冲可以被分成三个不同的阶段：耦合，熔化和冷却。虽然每个阶段的时间过程是以毫秒来区分的，每个区段的作用都影响到其他阶段，了解该三个阶段的功能可让用户仔细调整焊接脉冲以产生所需的结果。耦合脉冲的典型形状在图1中示出。耦合激光不能穿透金属和合金。打在金属表面的激光束的光子被吸收或反射。在室温下大多数金属/

6、合金对激光有良好的反射。图2示出了室温下几种有代表性金属的吸光系数为激光频率[1]的函数。因此，多数打在焊缝区的初始光子从表面反射掉了。而剩下几个光子的能量被吸收转化为热量，并且升高了金属表面的温度。随着温度的升高，在焊缝表面的吸光系数业升高，并且跟着更多的光子被吸收。吸光率随温度的升高而增加导致连锁反应，在一个很短的时间内几乎所有打在焊缝区的光子被吸收，焊缝区也达到了熔点（图3）。此过程中，在室温下从最初的光子被反射过渡到多数光子被吸收而使焊缝区达到熔融状态的这一过程被定义为耦合。耦合是受多种因素影响。光子的密度可以加速耦合；脉冲开始时的峰值功率越大，耦合速度越快，

7、因此耦合花的时间也越短。耦合也受表面条件影响，表面条件可以影响吸收率。氧化物能更好地吸收激光能量，因此一层薄薄的氧化物可以帮助。粗糙的表面相比光滑的表面也能提高耦合速度；这样可以在焊接位置进行蚀刻，机械加工，或冲压故意制造一个粗糙的表面。较暗的颜能更好地吸收激光，因此在室温下在高反射率材料的表面用铅笔涂一层石墨能增加耦合。耦合也受到焊缝几何形状的影响；一个有微小间缝的对接焊缝可以很好的提高耦合，是因为激光射在间缝里面可以被更好地吸收。融化区耦合已被建立后，下一阶段的脉冲在建立的焊缝熔合区开始。当激光功率密度较低时，光子仅在表面被吸收，产生的热量通过热