高能焊教案第1章激光焊第5节工艺和参数ppt课件

1、第一章：第一章： 激光焊接激光焊接 1.5、激光焊工艺和参数、激光焊工艺和参数第第1章章 激光焊接激光焊接 激光焊的焊接工艺可以分为两种：脉冲激光焊延续激光焊延续激光焊所运用的焊接设备普通为CO2激光器。第第1章章 激光焊接激光焊接 5.1 脉冲激光焊概述脉冲激光焊概述 v1. 脉冲激光焊特点：脉冲激光焊特点：v 脉冲激光焊与点焊类似，脉冲激光焊加脉冲激光焊与点焊类似，脉冲激光焊加热斑点很小，约为微米数量级，每一个激光热斑点很小，约为微米数量级，每一个激光脉冲在金属上构成一个焊点。脉冲在金属上构成一个焊点。v2. 脉冲激光焊工艺的决议要素：脉冲激光焊工艺的决议要素：v 脉冲激光焊的焊接工艺普通

2、根据金属的脉冲激光焊的焊接工艺普通根据金属的性能，需求的熔深和焊接方式来决议激光的性能，需求的熔深和焊接方式来决议激光的功率密度，脉冲宽度和波形。功率密度，脉冲宽度和波形。第第1章章 激光焊接激光焊接 v3. 脉冲激光焊用途：脉冲激光焊用途：v 脉冲激光焊主要用于微型、精细元件和一些脉冲激光焊主要用于微型、精细元件和一些微电子元件的焊接，它是以点焊或者由焊点搭接而微电子元件的焊接，它是以点焊或者由焊点搭接而成的焊缝方式进展的。脉冲激光焊特别适用于微型成的焊缝方式进展的。脉冲激光焊特别适用于微型件的点焊及延续焊，例如：薄片与薄片之间的焊接、件的点焊及延续焊，例如：薄片与薄片之间的焊接、薄膜的焊接

3、、丝与丝之间的焊接、以及、密封焊接。薄膜的焊接、丝与丝之间的焊接、以及、密封焊接。v 由于脉冲激光焊所用激光器输出的平均功率由于脉冲激光焊所用激光器输出的平均功率低，焊接过程中输入工件的热量小，因此单位时间低，焊接过程中输入工件的热量小，因此单位时间内所能焊合的面积也小，可以用于薄片内所能焊合的面积也小，可以用于薄片(0.1mm左左右右)，薄膜，薄膜(几微米至几十微米几微米至几十微米)，金属丝，金属丝(直径可以小直径可以小于于0.02mm)的焊接，也可以进展一些零件的封装焊。的焊接，也可以进展一些零件的封装焊。第第1章章 激光焊接激光焊接 v4. 用于激光脉冲焊的激光器：用于激光脉冲焊的激光器

4、：v 常用于激光脉冲焊的激光器有红宝石、常用于激光脉冲焊的激光器有红宝石、钕玻璃和钕玻璃和YAG等几种。常用于激光脉冲焊的等几种。常用于激光脉冲焊的激光器有红宝石、钕玻璃和激光器有红宝石、钕玻璃和YAG等几种。等几种。第第1章章 激光焊接激光焊接 5.2 影响脉冲激光焊的要素影响脉冲激光焊的要素v1. 焊接加热时的能量密度范围焊接加热时的能量密度范围v激光是个高能量热源，在焊接时要尽量防止焊点金激光是个高能量热源，在焊接时要尽量防止焊点金属的蒸发和烧穿，因此必需严厉控制它的能量密度，属的蒸发和烧穿，因此必需严厉控制它的能量密度，使焊点温度一直坚持高于熔点而低于沸点。金属本使焊点温度一直坚持高于

5、熔点而低于沸点。金属本身的熔点和沸点之间的间隔越大，能量密度的范围身的熔点和沸点之间的间隔越大，能量密度的范围越宽，焊接过程越容易控制。越宽，焊接过程越容易控制。v控制光束能量密度的主要方法有：调整输入能量，控制光束能量密度的主要方法有：调整输入能量，调整光斑大小，改动光斑中的能量分布，改动脉冲调整光斑大小，改动光斑中的能量分布，改动脉冲宽度和衰减波的陡度。宽度和衰减波的陡度。第第1章章 激光焊接激光焊接 v2. 反射率反射率v反射虑的大小阐明了一种波长的光有多少比率的能反射虑的大小阐明了一种波长的光有多少比率的能量被母材吸收，有多少比率的能量被反射而损失。量被母材吸收，有多少比率的能量被反射

6、而损失。大多数金属在激光开场照射的时，能将激光束的大大多数金属在激光开场照射的时，能将激光束的大部分能量反射回去，所以焊接过程开场的瞬间，需部分能量反射回去，所以焊接过程开场的瞬间，需求较高功率的光束，而当金属外表开场熔化和气化求较高功率的光束，而当金属外表开场熔化和气化后，其反射率将迅速降低，要相应的降低光束的能后，其反射率将迅速降低，要相应的降低光束的能量密度。量密度。v反射率与以下要素有关：反射率与以下要素有关：v温度、激光束的波长、资料的直流电阻率、激光束温度、激光束的波长、资料的直流电阻率、激光束的入射角、资料的外表形状等要素。的入射角、资料的外表形状等要素。第第1章章 激光焊接激光

7、焊接 v详细的影响是：详细的影响是：v温度越高，反射率越低。当接近沸点时，反射率降温度越高，反射率越低。当接近沸点时，反射率降低到低到10%左右。大多数金属的反射率随波长的添加左右。大多数金属的反射率随波长的添加而添加，但是波长的影响只在金属熔化前产生，一而添加，但是波长的影响只在金属熔化前产生，一旦金属熔化，就不再产生影响。母材的直流电阻率旦金属熔化，就不再产生影响。母材的直流电阻率越大，反射率越低。激光束的入射角越大，反射率越大，反射率越低。激光束的入射角越大，反射率越大。外表光洁度越高，反射率越大。但是，单单越大。外表光洁度越高，反射率越大。但是，单单从外表看粗糙的外表也不一定是良好的吸

8、收外表，从外表看粗糙的外表也不一定是良好的吸收外表，例如，对于例如，对于1.06m波长的激光束来说，粗糙外表波长的激光束来说，粗糙外表也能够是一种散射的外表。也能够是一种散射的外表。第第1章章 激光焊接激光焊接 v3. 焊接时的穿入深度焊接时的穿入深度v脉冲激光焊接时，激光束本身对金属的直接穿入深脉冲激光焊接时，激光束本身对金属的直接穿入深度是有限的。传热熔化成形方式焊接的焊点最大穿度是有限的。传热熔化成形方式焊接的焊点最大穿入深度主要取决于资料的导温系数，导温系数大的入深度主要取决于资料的导温系数，导温系数大的穿入深度大，而导温系数那么与传热系数成正比、穿入深度大，而导温系数那么与传热系数成

9、正比、与密度和比热容成反比。同一种金属，其穿入深度与密度和比热容成反比。同一种金属，其穿入深度决议于脉冲宽度，脉冲宽度越大，那么穿入深度也决议于脉冲宽度，脉冲宽度越大，那么穿入深度也越大，但是脉冲宽度的下限应在越大，但是脉冲宽度的下限应在1ms以上，否那么以上，否那么有能够成为打孔，而上限应在有能够成为打孔，而上限应在10ms左右，最大熔深左右，最大熔深可达可达0.7mm。第第1章章 激光焊接激光焊接 v4. 聚焦性和离焦量聚焦性和离焦量v由于激光束的传播方向可以成为非常窄的一束，对由于激光束的传播方向可以成为非常窄的一束，对于焊接来说，就可以得到很小的焊点，这对微型焊于焊接来说，就可以得到很

10、小的焊点，这对微型焊件是非常重要的。随着波长缩短、任务物质的直径件是非常重要的。随着波长缩短、任务物质的直径增大，光束的发散角随之变小，光束的宽窄相应变增大，光束的发散角随之变小，光束的宽窄相应变窄，焊点尺寸减小。但是任务物质的直径不能增大窄，焊点尺寸减小。但是任务物质的直径不能增大太大，应该有一个适宜的范围。另外光斑直径的大太大，应该有一个适宜的范围。另外光斑直径的大小还可以经过缩短焦距而变小。经过离焦量可以调小还可以经过缩短焦距而变小。经过离焦量可以调理能量密度。理能量密度。第第1章章 激光焊接激光焊接 5.3 脉冲激光焊接工艺脉冲激光焊接工艺 v1. 薄片与薄片之间的焊接薄片与薄片之间的

11、焊接v厚度在厚度在0.2mm以上的薄片之间的焊接，可以是同种以上的薄片之间的焊接，可以是同种资料，也可以是异种资料，主要采取搭接方式。在资料，也可以是异种资料，主要采取搭接方式。在选择参数的时候，主要思索上片资料的性质、片厚选择参数的时候，主要思索上片资料的性质、片厚和下片的熔点。将厚度较小，热分散率较大的金属和下片的熔点。将厚度较小，热分散率较大的金属片作为下片其所需的脉冲宽度和总能量可适当小些。片作为下片其所需的脉冲宽度和总能量可适当小些。将沸点高而熔点与熔点间隔大的近世作为上片，其将沸点高而熔点与熔点间隔大的近世作为上片，其所要求的能量密度大些，将对激光波长反射率低的所要求的能量密度大些

12、，将对激光波长反射率低的资料作为上片，可以减少反射率损失。资料作为上片，可以减少反射率损失。第第1章章 激光焊接激光焊接 薄片与薄片之间的的焊接的接头方式为对接和搭接两种。A. 对接： 两片金属接缝对齐，激光束从中间同时直接照射两片金属，使其熔化而衔接起来。这种方法受构造的影响太大，要求间隙很小，尽量做到无间隙。第第1章章 激光焊接激光焊接 vB 端接：端接：v 属于搭接中的一种方式，两片金属重叠属于搭接中的一种方式，两片金属重叠一部分，激光束照射在上片的端部，使其熔一部分，激光束照射在上片的端部，使其熔化，上片金属稍往下片流动而构成焊缝。端化，上片金属稍往下片流动而构成焊缝。端接法熔深较较小

13、，脉冲宽度较窄，能量较小。接法熔深较较小，脉冲宽度较窄，能量较小。第第1章章 激光焊接激光焊接 vC 深穿入熔化焊：深穿入熔化焊：v两片金属重叠在一部分，激光束直接照射在两片金属重叠在一部分，激光束直接照射在上片金属上，使上片金属的下外表和下片金上片金属上，使上片金属的下外表和下片金属的上外表同时熔化而构成焊缝。属的上外表同时熔化而构成焊缝。第第1章章 激光焊接激光焊接 vD 穿孔焊：穿孔焊：v 两片金属重叠一部分，激光束直接照射在两片金属重叠一部分，激光束直接照射在上片金属上，初始激光峰值很高，使光斑中上片金属上，初始激光峰值很高，使光斑中心蒸发成一个小孔。随后，激光束经过小孔心蒸发成一个小

14、孔。随后，激光束经过小孔直接照射下片金属外表，使两片金属熔化而直接照射下片金属外表，使两片金属熔化而构成焊缝。焊接时，有少量飞溅，此法适用构成焊缝。焊接时，有少量飞溅，此法适用于厚片的焊接。于厚片的焊接。 第第1章章 激光焊接激光焊接 脉冲激光焊接薄片与薄片的焊接方式脉冲激光焊接薄片与薄片的焊接方式 脉冲激光焊接薄片与薄片的焊接方式脉冲激光焊接薄片与薄片的焊接方式第第1章章 激光焊接激光焊接 v2. 丝与丝之间的焊接丝与丝之间的焊接v 适用于脉冲激光焊接的细丝，直径为适用于脉冲激光焊接的细丝，直径为0.020.2mm细丝细丝之间的焊接，对激光束能量的控制是很严厉的。假设能量密之间的焊接，对激光

15、束能量的控制是很严厉的。假设能量密度稍大，金属略微有蒸发就会引起断丝，影响焊接质量。假度稍大，金属略微有蒸发就会引起断丝，影响焊接质量。假设能量密度太小，又能够焊接不牢。金属丝越细，对能量要设能量密度太小，又能够焊接不牢。金属丝越细，对能量要求越严厉，对激光器输出稳定性要求就越高。丝与丝之间的求越严厉，对激光器输出稳定性要求就越高。丝与丝之间的焊接，焊点的质量主要是焊点的抗拉强度，它与激光能量和焊接，焊点的质量主要是焊点的抗拉强度，它与激光能量和脉冲宽度的关系很大。要坚持完全没有蒸发，就需求在较低脉冲宽度的关系很大。要坚持完全没有蒸发，就需求在较低功率密度、较大脉冲宽度的情况下进展熔化焊接。但

16、是脉冲功率密度、较大脉冲宽度的情况下进展熔化焊接。但是脉冲宽度太大，会产生后期蒸发。而脉冲宽度太小，那么功率密宽度太大，会产生后期蒸发。而脉冲宽度太小，那么功率密度就必需提高，又容易产生前期蒸发。丝与丝之间焊接的接度就必需提高，又容易产生前期蒸发。丝与丝之间焊接的接头方式有对接，重叠，十字形和头方式有对接，重叠，十字形和T字形。其中以粗细不等的字形。其中以粗细不等的十字形接头的焊接难度最大，这是由于细丝的受激光照射部十字形接头的焊接难度最大，这是由于细丝的受激光照射部分，吸收光能熔化后容易流走而呵斥断裂。此类接头要采用分，吸收光能熔化后容易流走而呵斥断裂。此类接头要采用短焦距、大离焦量，光斑尺

17、寸应比细丝直径大四倍左右，的短焦距、大离焦量，光斑尺寸应比细丝直径大四倍左右，的参数来进展焊接。以便使细丝和粗丝同时熔化，球化收缩而参数来进展焊接。以便使细丝和粗丝同时熔化，球化收缩而不至引起细丝断裂。不至引起细丝断裂。第第1章章 激光焊接激光焊接 v3. 密封焊接密封焊接v 脉冲激光密封焊接是以单点重叠方式进展脉冲激光密封焊接是以单点重叠方式进展的，其焊点重叠度与密封度有关系。的，其焊点重叠度与密封度有关系。第第1章章 激光焊接激光焊接 v4. 异种金属之间的焊接异种金属之间的焊接v 对于可以构成合金的构造，熔点及沸点分别对于可以构成合金的构造，熔点及沸点分别相近的两种金属，可以构成结实接头

18、的激光焊参数相近的两种金属，可以构成结实接头的激光焊参数范围较大，温度范围可选择在熔点和沸点之间。假范围较大，温度范围可选择在熔点和沸点之间。假设一种金属的熔点比另外一种金属的沸点还要高的设一种金属的熔点比另外一种金属的沸点还要高的多，那么两种金属构成结实接头的激光焊参数范围多，那么两种金属构成结实接头的激光焊参数范围就很窄，甚至不能够进展焊接，这是由于一种金属就很窄，甚至不能够进展焊接，这是由于一种金属开场熔化时，另外一种金属曾经蒸发。在这种情况开场熔化时，另外一种金属曾经蒸发。在这种情况下进展焊接，可以采用过渡金属来处理。下进展焊接，可以采用过渡金属来处理。 第第1章章 激光焊接激光焊接

19、5.4 脉冲激光焊的焊接参数脉冲激光焊的焊接参数 脉冲激光焊有4个主要参数：脉冲能量，脉冲宽度，功率密度，离焦量。第第1章章 激光焊接激光焊接 v脉冲能量：脉冲能量：v 脉冲激光焊时，脉冲能量决议加热能量之大小，脉冲激光焊时，脉冲能量决议加热能量之大小，它主要影响金属的熔化量。它主要影响金属的熔化量。v脉冲宽度：脉冲宽度：v 决议焊接时的加热时间，它影响熔深和热影决议焊接时的加热时间，它影响熔深和热影响区大小。脉冲能量一定时，对于不同资料，各存响区大小。脉冲能量一定时，对于不同资料，各存在一个最正确脉冲宽度，此时焊接的熔深最大。它在一个最正确脉冲宽度，此时焊接的熔深最大。它主要取决于资料的热物

20、理性能，特别是热导率和熔主要取决于资料的热物理性能，特别是热导率和熔点。导热性好、熔点低的金属易获得较大的熔深。点。导热性好、熔点低的金属易获得较大的熔深。 第第1章章 激光焊接激光焊接 v脉冲能量和脉冲宽度的关系脉冲能量和脉冲宽度的关系 v脉冲能量和脉冲宽度在焊接时有一定的关系，而且脉冲能量和脉冲宽度在焊接时有一定的关系，而且随着资料厚度与性质不同而变化。焊接时，激光的随着资料厚度与性质不同而变化。焊接时，激光的平均功率平均功率P由以下公式决议：由以下公式决议：vP=E /vP是激光功率是激光功率 (W), E是脉冲能量是脉冲能量J，是脉冲是脉冲宽度宽度s。由上面的式子可以知道，为了维持一。

21、由上面的式子可以知道，为了维持一定的功率，随着脉冲能量的添加，脉冲宽度必需相定的功率，随着脉冲能量的添加，脉冲宽度必需相应的添加，才干得到较好的焊接质量。应的添加，才干得到较好的焊接质量。第第1章章 激光焊接激光焊接 v功率密度：功率密度：v激光焊的功率密度决议焊接过程和机理。率密度较激光焊的功率密度决议焊接过程和机理。率密度较小时候，焊接以传热焊的方式进展，焊点的直径和小时候，焊接以传热焊的方式进展，焊点的直径和熔深由热传导决议。当功率密度到达熔深由热传导决议。当功率密度到达106W/cm2时，时，焊接过程产生小孔效应，构成宽深比大于焊接过程产生小孔效应，构成宽深比大于1的深熔的深熔焊点，这

22、时金属虽然有少量的蒸发，并不影响焊点焊点，这时金属虽然有少量的蒸发，并不影响焊点的构成。但是功率密度过大后，金属蒸发猛烈，导的构成。但是功率密度过大后，金属蒸发猛烈，导致气化金属过多，在焊点中构成一个不能被液态金致气化金属过多，在焊点中构成一个不能被液态金属填满的小孔，不能构成结实的焊点。属填满的小孔，不能构成结实的焊点。v脉冲激光焊时，功率密度由下面的式子决议：脉冲激光焊时，功率密度由下面的式子决议：vPd = 4E /d 2vPd 是激光光斑上的功率密度是激光光斑上的功率密度W/cm2，vE是激光脉冲能量是激光脉冲能量(J), d是光斑直径是光斑直径cm，v是脉冲宽度是脉冲宽度s。第第1章

23、章 激光焊接激光焊接 v离焦量：离焦量：v离焦量又叫入焦量，用离焦量又叫入焦量，用F表示。是指焊件外表到表示。是指焊件外表到聚焦激光束最小光斑聚焦激光束最小光斑(焦点焦点)的间隔。激光束经过透的间隔。激光束经过透镜聚焦后，有一个最小光斑直径，假设焊件外表与镜聚焦后，有一个最小光斑直径，假设焊件外表与之重合，那么之重合，那么F = 0；假设焊件外表在它下面，那；假设焊件外表在它下面，那么么F 0，称为正离焦量；假设焊件外表在它上面，称为正离焦量；假设焊件外表在它上面，那么那么F 0，称为负离焦量。，称为负离焦量。v改动离焦量，可以改动激光加热加热斑点的大小和改动离焦量，可以改动激光加热加热斑点的

24、大小和光束入射情况。焊接较厚的板时，采用适当的负离光束入射情况。焊接较厚的板时，采用适当的负离焦量可以获得最大的熔深。但是离焦量太大的情况焦量可以获得最大的熔深。但是离焦量太大的情况下，会使光斑直径变大，降低光斑上的功率密度，下，会使光斑直径变大，降低光斑上的功率密度，使熔深减小。使熔深减小。第第1章章 激光焊接激光焊接 5.5 延续延续CO2激光焊焊接工艺激光焊焊接工艺v延续激光焊所运用的焊接设备普通为CO2激光器。缘由是CO2激光器的输出功率比其他激光器搞高，并且输出稳定，所以可以进展薄板精细焊，以及50mm厚板的深穿入焊。 CO2激光器广泛运用于资料的激光加工。商业化CO2激光器延续输出

25、功率为几kW至25kW，目前实验室研制出有100kW以上的大功率激光器。 第第1章章 激光焊接激光焊接 v接头方式以及装配要求接头方式以及装配要求v常用的常用的CO2激光焊的接头方式见图。在激光激光焊的接头方式见图。在激光焊时，用的最多的是对接接头。对接时，假焊时，用的最多的是对接接头。对接时，假设接头错边太大，会使入射激光在板角处反设接头错边太大，会使入射激光在板角处反射，焊接过程不能稳定。薄板焊时，间隙太射，焊接过程不能稳定。薄板焊时，间隙太大，焊后焊缝外表成形不丰满，严重时构成大，焊后焊缝外表成形不丰满，严重时构成穿孔。搭接时，板间间隙过大，那么容易呵穿孔。搭接时，板间间隙过大，那么容易

26、呵斥上下板之间熔合不良。斥上下板之间熔合不良。第第1章章 激光焊接激光焊接 CO2激光焊的接头方式激光焊的接头方式 第第1章章 激光焊接激光焊接 v为了获得成形良好的焊缝，焊前必需将焊件装配良好。各类接头的的装配要求见表。在激光焊接的过程中，焊件应该夹紧，以防止热变形。光斑在垂直于焊接运动方向对焊缝中心的偏离量，应该小于光斑的半径。接头形式接头形式允许最大间隙允许最大间隙允许最大上下错允许最大上下错边量边量对接对接0.100.25角接角接0.100.25T形形0.25-搭接搭接0.25-卷边卷边0.100.25 CO2激光焊各类接头的装配要求激光焊各类接头的装配要求(为板厚为板厚)第第1章章

27、激光焊接激光焊接 v焊前处置焊前处置v对于钢铁等资料，焊前外表做除锈、脱脂处置即可；对于钢铁等资料，焊前外表做除锈、脱脂处置即可；对于要求严厉的焊件，能够需求酸洗，焊接前用乙对于要求严厉的焊件，能够需求酸洗，焊接前用乙醇醇(Alcohol, C2H5OH)、丙酮、丙酮(Acetone, CH3-CO-CH3) 或者四氯化碳或者四氯化碳(CCl4, Carbon Tetrachloride)清洗。清洗。v在激光焊接过程中，焊件应该夹紧，以防止热变形，在激光焊接过程中，焊件应该夹紧，以防止热变形，光斑在垂直于焊接运动方向对焊缝中心的偏离量应光斑在垂直于焊接运动方向对焊缝中心的偏离量应该小于光斑直径

28、。该小于光斑直径。v激光深熔焊可以进展全位焊接，在起焊和收尾的渐激光深熔焊可以进展全位焊接，在起焊和收尾的渐变过渡，可以经过调理激光功率的递增和衰减过程，变过渡，可以经过调理激光功率的递增和衰减过程，或者改动焊接速度来实现。在焊接环缝时，可实现或者改动焊接速度来实现。在焊接环缝时，可实现首位平滑衔接。利用内反射来加强激光吸收的焊缝，首位平滑衔接。利用内反射来加强激光吸收的焊缝，经常能提高焊接过程的效率和熔深。经常能提高焊接过程的效率和熔深。第第1章章 激光焊接激光焊接 v填充金属填充金属v虽然激光焊适宜于自熔焊，但是在一些运用场所，虽然激光焊适宜于自熔焊，但是在一些运用场所，依然需求填充金属。

29、其优点是：可以改动焊缝化学依然需求填充金属。其优点是：可以改动焊缝化学成分，从而到达控制焊缝组织，改善接头力学性能成分，从而到达控制焊缝组织，改善接头力学性能的目的。在有些情况下，还可以提高焊缝抗结晶裂的目的。在有些情况下，还可以提高焊缝抗结晶裂纹敏感性。另外，允许增大接头装配公差，改善激纹敏感性。另外，允许增大接头装配公差，改善激光焊接头预备的不理想形状。实际阐明，间隙超越光焊接头预备的不理想形状。实际阐明，间隙超越板厚的板厚的3%，自熔焊缝将不丰满。，自熔焊缝将不丰满。v填充金属经常以焊丝的方式参与，可以是冷态，也填充金属经常以焊丝的方式参与，可以是冷态，也可以是热态。填充金属的施加量不能

30、过大，以免破可以是热态。填充金属的施加量不能过大，以免破坏小孔效应。坏小孔效应。第第1章章 激光焊接激光焊接 5.6 延续延续CO2激光焊焊接参数激光焊焊接参数 v延续CO2激光焊的参数有以下: v激光功率P，v焊接速度V，v光斑直径d0，v离焦量f，v维护气体。第第1章章 激光焊接激光焊接 激光焊参数对熔深的影响激光焊参数对熔深的影响v激光功率：通常激光功率是指激光器的输出功率，激光功率：通常激光功率是指激光器的输出功率，没有思索导光和聚焦系统所引起的损失。没有思索导光和聚焦系统所引起的损失。v激光功率对熔深的影响：激光功率对熔深的影响：v激光功率决议熔池深度。激光焊熔深与激光输出功激光功率

31、决议熔池深度。激光焊熔深与激光输出功率密度亲密相关，是功率和光斑直径的函数。对于率密度亲密相关，是功率和光斑直径的函数。对于一定的光斑直径，在其他条件不变时，焊接熔深一定的光斑直径，在其他条件不变时，焊接熔深 h 随着激光功率的添加而添加。虽然在不同的实验条随着激光功率的添加而添加。虽然在不同的实验条件下能够有不同的实验结果，但是熔深随激光功率件下能够有不同的实验结果，但是熔深随激光功率P的变化大致有两种典型的实验曲线，用公式近似的变化大致有两种典型的实验曲线，用公式近似为：为：hP ，h是熔深是熔深mm，P是激光功率是激光功率kW，是常数，是常数，1的典型实验值为的典型实验值为0.7和和1.

32、0第第1章章 激光焊接激光焊接 焊接速度焊接速度v激光功率一定时，焊接速度越高，热输入越低，熔深减小。焊接速度与熔深有近似关系如下：h1/V r， h熔深mm，V焊接速度mm/s，r是小于1的常数。v虽然适当降低焊接速度可以加大熔深，但是假设焊接速度过低，熔深却不会再添加，反而使熔宽增大。主要缘由是：在激光深熔焊时，维持小孔存在的主要动力是金属蒸气的反冲压力，当焊接速度低到一定的程度后，热输入添加，熔化金属越来越多，当金属气化所产生的反冲压力缺乏以维持小孔的存在时，小孔不仅不再添加，甚至会解体，焊接过程蜕变为传热焊接，因此熔深不会再增大。v另外一个缘由是随着金属气化的添加，小孔区温度上升，等离

33、子体的浓度添加，对激光的吸收添加。这些缘由使得低速焊时，激光焊熔深有一个最大值。也就是说，对于给定的激光功率等条件，存在一个维持深熔接的最小焊接速度。第第1章章 激光焊接激光焊接 v熔深与激光功率和焊接速度的关系可以用下面公式表示：vh是焊接熔深mm，P是激光功率W，V是焊接速度mm/s，和是常数，取决于激光源，聚焦系统和焊接资料。rVPh5 . 0第第1章章 激光焊接激光焊接 光斑直径光斑直径 v是指照射到焊件外表的光斑尺寸大小。在激光器构造一定的条件下，照射到焊件外表的光斑大小取决于透镜的焦距f 和离焦量f ，根据光的衍射实际，聚焦后的最小光斑直径可以由下面公式表示：v其中vd0 是最小光

34、斑直径mm， vf 是透镜的焦距mm，v是激光波长mm，vD是聚焦前光束直径， vm 是激光振动模的阶数。Dmfd/1344. 20第第1章章 激光焊接激光焊接 v由这个公式可知，对于一定波长的光束，f / D和m 值越小，光斑直径越小。通常，焊接时为了获得熔深焊缝，要求激光光斑上的功率密度高。提高功率密度的方式有两个：一是提高激光功率P, 它和功率密度成正比；二是减小光斑直径，功率密度与直径的平方成反比。因此减小光斑比添加功率密度有效的多。减小d0可以经过运用短焦距透镜和降低激光束横模阶数。低阶模聚焦后可以获得更小的光斑。对焊接和切割来说，希望激光器以基模或者低阶模.第第1章章 激光焊接激光

35、焊接 v离焦量离焦量f v在激光焊接中，光束焦点位置是最关键的控在激光焊接中，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制工艺参数之一，在一定激光功率和焊接速度下，只需焦点处于最正确位置范围内才干度下，只需焦点处于最正确位置范围内才干获得最大熔深和好的焊缝外形。在实践激光获得最大熔深和好的焊缝外形。在实践激光焊接中，为了防止和减少影响焦点位置稳定焊接中，为了防止和减少影响焦点位置稳定性的要素，需求专门的夹紧和设备技术，这性的要素，需求专门的夹紧和设备技术，这种设备的准确程度与激光焊接的质量高低是种设备的准确程度与激光焊接的质量高低是相辅相成的。相辅相成的。第第1章章 激光焊接激光焊接 v维护气体维护气体v激光焊接时，采用维护气体的作用：激光焊接时，采用维护气体的作用：v维护焊缝金属不受有害气体的侵袭，防止氧维护焊缝金属不受有害气体的侵袭，防止氧化污染，提高接头性能。化污染，提高接头性能。v遏止等离子体。常见的维护气体有氦气，遏止等离子体。常见的维护