激光焊接工艺研究.docVIP

采用400WYAG固体激光器对2Cr13不锈钢进行了激光焊接工艺研究,分析了脉宽、频率、电流、脉冲波形对其焊缝成型及表面质量的影响.结果表明,脉宽增加,焊缝宽度、熔深增加,焊缝凹陷也增加;频率越高,焊缝宽度越窄,熔深越浅;电流增大,熔深、焊缝宽度和焊缝凹陷也相应增加;电流逐渐增大的波形对金属熔化形成熔池具有缓冲作用,焊缝凹陷较小;(200A×4ms+250A×2ms)×20Hz的电源参数适合2mm的2Cr13不锈钢板材的焊接. 本文研究了超薄紫铜（0.1mm）的激光焊接。采用正交设计试验对焊接工艺进行了优化；对焊缝进行了机械性能及金相组织分析。研究结果表明：电流、脉宽、频率、离焦量对接头成形有很大影响。当焊接电流大时，容易出现焊穿、咬边等缺陷；当脉宽过大时，激光所输出的热量不连续，就如同“海潮”般不稳定；当频率过大时，激光输出能量的密度大，焊缝表面会出现波浪形状的一层一层的很密的“鱼磷”状的焊缝层；反之，当焊接电流、脉宽、频率较小时，在焊核表面容易出现未焊透的缺陷，接头强韧性较低；当焊接电流、脉宽、频率配合合理时，接头的强度和塑性分别达到母材的90％和85％。 关键词：激光焊接，紫铜，优化设计，力学性能，晶粒大小 碳钢、普通合金钢、不锈钢、不同钢材之间的激光焊接、不锈钢-低碳钢，416不锈钢-310不锈钢，347不锈钢-HASTALLY镍合金，镍电极-冷锻钢，不同镍含量的双金属带、钛、镍、锡、铜、铝、铬、铌、金、银等多种金属及其合金，及钢、可伐合金等合金的同种材料间的焊接。铜－镍、镍－钛、铜－钛、钛－钼、黄铜－铜、低碳钢－铜等多种异种金属间的焊接。手机电池、首饰、电子元件、传感器、钟表、精密机械、通信、工艺品等行业。 激光焊接技术 发表时间：2004-12-24 来源：中国机械网 关键字：焊接 信息化应用调查在线投稿加入收藏发表评论好文推荐打印文本 激光焊与电子束焊有许多相似之处，但它不需要真空室，不产生X射线，更适合生产中推广应用。激光焊接已成为高能束焊接技术发展的主流。 一、激光焊接的工艺特点 按焊接熔池形成的机理区分，激光焊接有两种基本模式：热导焊和深熔焊，前者所用激光功率密度较低（105～106W／cm2），工件吸收激光后，仅达到表面熔化，然后依靠热传导向工件内部传递热量形成熔池。这种焊接模式熔深浅，深宽比较小。后者激光动车密度高（106～107W／cm2），工件吸收激光后迅速熔化乃至气化，熔化的金属在蒸汽压力作用下形成小孔激光束可直照孔底，使小孔不断延伸，直至小孔内的蒸气压力与液体金属的表面张力和重力平衡为止。小孔随着激光束沿焊接方向移动时，小孔前方熔化的金属绕过小孔流向后方，凝固后形成焊缝（图1）。这种焊接模式熔深大，深宽比也大。在机械制造领域，除了那些微薄零件之外，一般应选用深馆焊。  深熔焊过程产生的金属蒸气和保护气体，在激光作用下发生电离，从而在小孔内部和上方形成等离子体。等离子体对激光有吸收、折射和散射作用，因此一般来说熔池上方的等离子体会削弱到达工件的激光能量。并影响光束的聚焦效果、对焊接不利。通常可辅加侧吹气驱除或削弱等离子体。小孔的形成和等离子体效应，使焊接过程中伴随着具有特征的声、光和电荷产生，研究它们与焊接规范及焊缝质量之间的关系，和利用这些特征信号对激光焊接过程及质量进行监控，具有十分重要的理论意义和实用价值。  由于经聚焦后的激光束光斑小（0.1～0.3mm），功率密度高，比电弧焊（5×102～104W/cm2）高几个数量级，因而激光焊接具有传统焊接方法无法比拟的显著优点：加热范围小，焊缝和热影响区窄，接头性能优良；残余应力和焊接变形小，可以实现高精度焊接；可对高熔点、高热导率，热敏感材料及非金属进行焊接；焊接速度快，生产率高；具有高度柔性，易于实现自动化。  激光焊与电子束焊有许多相似之处，但它不需要真空室，不产生X射线，更适合生产中推广应用。激光焊接实际上已取得了电子束焊接20年前的地位，成为高能束焊接技术发展的主流。 二、激光焊接设备   激光焊接设备主要由激光器、导光系统、焊接机和控制系统组成。  1．激光器 用于激光焊接的激光器主要有CO2气体激光器和YAG固体激光器两种。两者优缺点比较如表1所示。 激光器最重要的性能是输出功率和光束质量。从这两方面考虑，CO2激光器比YAG激光器具有很大优势，是目前深熔焊接主要采用的激光器，生产上应用大多数还处在1.5～6kW范围，但现在世界上最大的CO2激光器已达50kW。而YAG激光器在过去相当长一段时间内提高功率有困难，一般功率小于1kW，用于薄小零件的微联接。但是，近几年来，国外在研制和生产大功率YAG激光器方面取得了突破性的进展