基于激光焊接技术在工程材料上探究

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1、基于激光焊接技术在工程材料上探究　　摘要:激光焊是激光材料加工技术应用的重要方面之一。由于其独特的优点,激光焊接技术在机械、汽车、钢铁、医疗等工业部门获得了日益广泛的应用。本文介绍了激光焊接的主要优点与局限性、工艺参数的选择、常见工程材料的焊接特性、应用等方面。关键词:激光焊接；基本特征；激光技术；激光焊应用中图分类号：P755文献标识码：A激光焊接技术是集激光技术、焊接技术、自动化技术、材料技术、机械制造技术及产品设计为一体的综合技术。激光焊接以其高能量密度、深穿透、高精度、适应性强等优点，在工业中充分发挥了其先进、快速、灵活的加工特点，不仅在生产效率方面高于传统焊

2、接方法，而且焊接质量也得到了显著的提高。激光焊接技术发展到今天，其逐步取代电弧焊、电阻焊等传统焊接方法的趋势已不可逆转。在21世纪中，激光焊接技术在材料连接领域必将起到至关重要的作用。一、激光焊接的基本特征1、激光焊接属非接触加工，与接触焊工艺相比，无电极、工具等的磨损消耗，不需对工件加压和进行表面处理，无加工噪声，对环境无污染。82、焊点小、能量密度高、适合于高速焊接加工，在高功率器件焊接时，深宽比可达5：1，最高可达10：1。3、焊接时间短，既对外界无热影响，又对材料本身的热变形及热影响区小，尤其适合焊接高熔点、高硬度的特种材料。4、焊接时无需屏蔽或真空环境，能在

3、室温或特殊条件下进行焊接，焊接设备装置简单。5、激光焊缝力学性能好，力学性能强于母材。焊缝强度高、焊接速度快、焊缝窄且表面状态好，免去焊后清理等工作。6、极适合于精密件、箱体件和有密封要求焊接件的加工。7、对带绝缘层的导体可直接进行焊接，对性能相差较大的异种金属也可焊接，实现自动化。可焊接难熔材料如钛、石英等，效果良好。8、通过光纤实现远距离、可焊接难以接近的部位，实施非接触远距离焊接；光束易于控制、焊接定位精确，很容易搭载到自动机、机器人装置上。二、常见金属材料的激光焊接特性激光焊接适用于多种材料的焊接，激光的高功率密度及高焊接速度，使得激光焊缝、热影响区都很小。掌

4、握好一些变化规律，就可以根据对焊缝组织的不同要求来调整焊缝的化学成分，通过控制焊接条件来获得最佳的焊缝性能。81、碳钢与普通合金钢碳钢激光焊接效果良好,其焊接质量取决于杂质含量,低碳沸腾钢由于硫、磷的含量高,并不适合激光焊接。低碳镇静钢由于低的杂质含量,焊接效果就很好。中、高碳钢和普通合金钢都可以进行良好的激光焊接,但需要预热和焊后热处理,以消除应力,避免裂纹形成。碳当量小于0.30%,预热温度视情况而定;0.30%-0.60%,预热温度200-500℃;超过0.60%,预热温度400-800℃。碳当量大于0.3%的材料和碳当量小于0.3%的材料在一起焊接时，采用偏置

5、焊缝形式有利于限制马氏体的转变，减少裂纹的产生。材料碳当量超过0.3%时，焊接冷裂纹倾向会加大，设计中考虑到焊缝的一定收缩量，有利于降低焊缝和热影响区的残余应力和裂纹倾向，减小淬火速度也可以减小裂纹倾向。表面经过渗碳处理的钢由于其表面的含碳量较高，极易在渗碳层产生凝固裂纹，通常不适用激光焊接。2、不锈钢奥氏体不锈钢的导热系数只有碳钢的1/3，吸收率比碳钢高。因此，奥氏体不锈钢可获得比普通碳钢深一点的焊接熔深。激光焊接热输入量小，焊接速度高，非常适合于Ni-Cr系列不锈钢的焊接。8马氏体不锈钢的焊接性差，焊接接头通常硬而脆，并有冷裂纹倾向。在焊接含碳量大于0.1%的不锈

6、钢时，预热和回火可以降低冷裂纹和脆裂倾向。铁素体不锈钢，激光焊接通常比其他焊接方法容易焊接。3、铜、铝及其合金紫铜对CO2激光的反射率很高，但对YAG激光的反射率很低，所以用激光焊接紫铜还是有可能的。另外，可以通过表面处理来提高材料对激光的吸收。黄铜的不可焊性是因为其锌的含量超出了激光焊接允许的范围，锌有相对较低的熔点，容易汽化，会导致大量的焊接缺陷如气孔产生。由于铝合金的发射较高和导热系数很高，铝合金的激光焊接需要相对较高的能量密度。但是，许多铝合金中有易挥发的元素，如硅、镁等，焊缝中都有很多气孔。而激光焊接纯铝时不存在以上问题。4、钛及其合金钛和钛合金很适合激光焊

7、接,可获得高质量、塑性好的焊接接头。但是钛对氧化很敏感,对由氧气、氢气、氮气和碳原子引起的间隙脆化很敏感,所以要特别注意接头的清洁和气体保护问题。三、激光焊接的工艺参数8（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，功率密度范围在10~10W/CM。（2）激光脉冲波形。激光脉冲波形在激