2024年激光焊接实验综述

一、试验目的和激光深熔焊接。功率密度不不不大于10⁴~10⁵W/cm²为热传导焊，此时激光束激光束密度激光焊接金属材料时的重要过程如图2所示。化。当功率密度在不不大于10W/cm²不不不大于10W/cm²数量级范围内时，金伴随有金属蒸汽电离形成光致等离子体的现象。当功率密度不不大于10W/cm²2.2激光焊接模式2.3激光束自聚焦过程2.4激光焊接的工艺参数激光焊的重要工艺参数包括脉冲能量、脉冲宽度(脉宽)、脉冲形状、功率当高强度激光束射至材料表面，金属表面将会有60~98%的激光能量反射而脉宽是脉冲激光焊接的重要参数之一，它既是区别于材料清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。2.4.4离焦量激光焊接一般需要一定的离焦量，由于激光焦点处光斑中心的功率密度过高，轻易蒸发成孔。离开激光焦点的各平面上，功率密度分布相对均匀。离焦方接薄材料时，宜用正离焦。如图5所示。材料对激光的吸取取决于材料的某些重要性能，如吸取率、反射率、热导率、熔化温度、蒸发温度等，其中最重要的是吸取率。影响材料对激光光束的吸取率的原因包括两个方面：首先是材料的电阻系数，通过对材料抛光表面的吸取率测首先，材料的表面状态(或者光洁度)对光束吸取率有较重要影响，从而对焊接效2.4.5.1波长对吸取率的影响金属的吸取率A与激光波长λ和金属的直流电阻率p存在如下关吸收率/%吸收率/%吸取率上升到40~50%;当靠近沸点时吸取率可高达90%,激光功率越大、作用时2.4.6焊接速度2.4.7保护气体表1常用气体和金属的原子(分子)量和电离能氦铁原子(分子)量4电离能(eV)三、试验设备和试验材料3.1试验设备及其参数Rofin⑧SlabDCO35——CO₂激光器。配置六轴联动激光三维加工系波长λ加工范围波长λCO₂激光器焊接：45#低碳钢(6mm厚),6061铝合金。四、试验措施的金属材料(低碳钢，铝合金)在不同样功率下对焊接过程实现想象及成果。试将功率从500W开始逐渐增长至3500W,共选用11个功率点进行焊接。将试验现象及数据记入表2,激光功率/功率密度与熔深、熔宽的关系见图7、8。功率点进行焊接。将试验现象及数据记入表3,激光功率/功率密度与熔深、熔4.2.2YAG激光器316L不锈钢焊接试验A、316L不锈钢焊接表4,激光功率/功率密度与熔深、熔宽的关系见图11、12。割，并选用3~4个截面进行细致研磨，将磨好后的试样进行腐蚀，其中45#低进行测量，将各组试验数据记录并整顿记入表2、3、4。五、试验成果及分析下的格子数，为n测量点的数目。功率，r为光斑半径。运用exce1绘出各焊接条件下熔深、熔宽与激光功率(功率密度)之间的关系曲线(以激光器的功率(功率密度)为横坐标，试样的熔深和熔宽的长度为纵坐标),通过观测曲线中熔深和熔宽的变化，确定阈值范围，进而进行试验分析。5.1CO₂激光器焊接试验45#低碳钢钢焊接试验现象，成果及分析：编号功率(W)功率密度熔深(mm)1微弱黄光，无飞溅23先黄光，后蓝白4开始增多50增多6先蓝白光，后白光，飞溅增多70先蓝白光，后白183始减少19白光，飞溅减少强烈白光，飞强烈白光，产生气团5CO2激光器焊接45#不锈钢从表2中及图7、8中可以看出在保护气体为He,焊接速度保持在2m/min取激光能量只引起材料表层温度的升高及表层发生熔化。功率密度抵达700W编号功率密度熔宽/mm1小，无飞溅002小，无飞溅0304先黄光，后绿05黄光、绿光间杂出现，无飞溅06黄光、绿光间杂出现，开始07出现绿光，飞溅较多08出现绿光，后消失，飞溅逐渐增多9出现绿光，后消失，飞溅逐渐增多瞬间绿光，后增多变强，飞溅增多变强，飞溅增多强有火花，飞溅增多在对铝合金6061的焊接中，由表3,图9、10知，激光功率在1000W～2200W的七个焊接点时，熔深熔宽较小，表面仅有细微变化，在激光功率为2200～2400W、功率密度为3.575×10W/cm²~3.900×10°W/cm²时，熔深、熔宽有了大幅度提高(突变),可见阈值范围在3.900×10⁶W/cm²附近，即阈值之前为热导焊、阈值之后为深熔焊。在激光功率为2200W~3500W、功率密度为3.575×10⁶W/cm²~5.687×10⁶W/cm²时，熔深熔宽的深度及宽度增长，即在5.2YAG激光器316L不锈钢焊接试验45#低碳钢钢焊接编号功率(W)熔宽(mm)1黄色亮点21亮点渐渐变亮3亮点变亮4亮点变亮5亮点变亮6亮点变亮47亮点变亮8亮点变亮9亮点变亮亮点变亮亮点变亮亮点变亮图11熔深，熔宽与功率的关系曲线万在试验过程中可以观测到：伴随激光功率的增长，光线逐渐变亮，伴随烟尘，蓝光的产生，并且声音逐渐增大。但焊接的整个过程中均无飞溅的产生。从表4,图11中我们可以看出，功率在增长过程中，焊接的熔深、熔宽均随之增长。如图11、12所示，当激光加工功率在1300W~1400W(功率密度为0.460×10°W在此之前的都比较小，因此我们推算功率的阈值约1300W~1400W中间值1350W左右，功率密度阈值约为0.478×10W/cm²左右。即在临界点之前可认为焊接类型为热导焊，之后为深熔焊。编号激光功率(W)123456781、在任何一种焊接方式下，伴随激光功率(功率密度)的增长(其他各条件保持不变),焊缝的熔深与熔宽都随之增大，即焊缝的尺寸与功率成正有关。其铝合金比45#低碳钢更轻易产生等离子体屏蔽的现象。此相似功率时前者的功率密度较大，因此C一、试验目的2、掌握基于空心探针测量原理的PROMETEC企业的LASERSCOPE径约为20~50μm。在选择探针材料时要考虑到抗高功率的激光损伤，此外，图13大功率激光器光