激光焊接概论

1、激光焊接概论 1、焊接方法分类 2、激光焊接概念 3、焊接方法比较 4、典型激光焊接应用 全世界约45%的钢铁和有色金属需要通过焊接才能变为可以 使用的最终产品。 现代工业生产的各行业直接或间接地都离不开焊接。 没有焊接，就没有现代工业文明，也没有现代的生活方式。 现代工业中的连接方法有：螺栓、键、销钉（可拆卸） 铆接、焊接、粘接（不可拆卸） 一、焊接方法分类一、焊接方法分类 （1）熔焊 电弧焊： 熔化极焊条电弧焊埋弧焊熔化极气体保护焊 螺柱焊 非熔化极钨极氩弧焊等离子弧焊碳弧焊 原子氢焊 气焊氧氢氧乙炔空气乙炔 铝热焊 电渣焊电子束焊激光焊 分类（族系法）：熔焊压焊钎焊 火焰、感应、炉中、浸

2、渍、电子束、红外线等 电阻焊（点焊、缝焊、凸焊、对焊、高频焊） 冷压焊超声波焊爆炸焊锻焊扩散焊摩擦焊 气压焊 （2 2）压焊）压焊 （3 3）钎焊）钎焊 （4 4）搅拌摩擦焊）搅拌摩擦焊 二、激光焊接概念 1.激光热传导焊接 当激光功率密度低于106W/cm2时，光能量只能被表层吸收， 不产生非线性效应或小孔效应，即光的穿透深度为： 式中 Z-表示光通过的厚度； A材料对激光的吸收系数，对大多数金属为(105106)cm； I0一材料表面吸收的光强， I一光入射至Z处的光强。 由此可见，当光穿透微米数量级后，入射光强I己趋于零。因此，材 料内部加热是通过热传导方式进行的。 v 光束斑点的直径小

3、，工件焊接坡口准光束斑点的直径小，工件焊接坡口准 备精度要求高，焊接适应性差。备精度要求高，焊接适应性差。 v 材料尤其是有色金属对光束的反射率材料尤其是有色金属对光束的反射率 大，光束能量的利用率低大，光束能量的利用率低 v 焊接厚板金属，需要采用大功率的激焊接厚板金属，需要采用大功率的激 光器，设备的投资成本大光器，设备的投资成本大 v 高能量密度高能量密度105W/cm2 107W/cm2 v 高速精密焊接高速精密焊接 v 焊接变形小焊接变形小 v 焊接参数与易于控制焊接参数与易于控制 v 焊接质量稳定性好焊接质量稳定性好 优点 不足 束流 小孔 熔池 金属蒸汽/等离子体云 焊缝 2.激

4、光深熔焊接激光深熔焊接 二二 气焊 电弧焊 等离子焊 高能束 激光束,电子束 三、焊接方法比较三、焊接方法比较 焊接效率低，难于实现高速焊接效率低，难于实现高速 焊接焊接 焊接变形大，某些构件焊后焊接变形大，某些构件焊后 需要采用校形工序，甚至用需要采用校形工序，甚至用 校形的方法也很难解决校形的方法也很难解决 影响电弧的稳定因素多，从影响电弧的稳定因素多，从 而导致焊接质量的可靠性差而导致焊接质量的可靠性差 优点 常常 规规 弧弧 焊焊 不足 设备投资和加工成本低设备投资和加工成本低 成本低成本低 焊接适应性强的特点焊接适应性强的特点 通过填丝还可以达到改通过填丝还可以达到改 善焊缝的组织，

5、从而达善焊缝的组织，从而达 到提高接头性能的目的到提高接头性能的目的 电子束焊需要一真空工 作室 ，需防护X线辐射。 与钨极氩弧焊和等离子 焊相比较，激光束焊、电 子束焊共同具有焊缝与热 影响区狭、焊接边接近平 行、熔深大以及变形小的 优点 。 由于等离子云对入射激 光束能量的屏蔽，激光焊 的熔深要小于电子束焊。 滚压缝焊 激光焊接间隙要求严格。滚压缝焊采用搭接方式，焊板厚度差不 能超过3倍，厚度低于0.6 mm也不能采用滚压缝焊，因为加压时薄 板会翘起来。 焊接速度都可以达到4一10m/min。然而，激光焊接有更大的速度 潜力。 激光焊接设备投资大。 激光焊接使用工作气体，而滚压缝焊无此消耗

6、，但需要频繁地维 护、更换电极。 电弧焊 a激光焊b电弧焊 普通电弧焊质量控制 1.焊接坡口 2.填充材料 3.电流 4.焊接速度 激光焊质量控制 1.激光功率（相当于电流） 2.焊接速度 3.光束质量 4.焦距 5.焦点位置 6.焊缝拼接质量 8mmHG785的焊接 焊接激光功率3500W，焊接速度1.5m/min。CO2气体保护焊接速 度150mm/min。 激光焊缝宽度2mm，热影响区宽度0.4mm 。气体保护焊接焊缝宽 度上表面16.5mm，下表面11.5mm，热影响区宽度明显较大。 激光焊缝晶粒由两侧熔合线相向生长，在焊缝中部相遇形成明显 的晶界。 由于激光焊接的热输入小,导致焊接接头组织细小得多, 焊缝金属的韧 性和强度更高。激光焊缝组织存在大量针状铁素体, 针状铁素体具有大角度 晶界,杂乱无章,使裂纹在扩展过程中不断受到彼此咬合、相互交织分布的针 状铁素体的阻碍,导致裂纹扩展需要更多的能量,并使扩展速度降低,因而能 够保证焊缝具有高的低温韧性。 四、激光焊接的典型应用 （1）激光焊接金刚石工具 激光焊接金刚石钻头 （2）激光焊接在汽车的应用 不等厚钢板拼焊成的后盖不等厚钢板拼焊成的后盖 （0.7mm+1.8mm0.7mm+1.8mm） 五块不同板厚拼焊的侧门框坯板及成形件五块不同板厚拼焊的侧门框坯板及成形件 汽