材料先进连接方法课程讲义之一激光加工技术.pptVIP

激光焊主要工艺参数及其对熔深的影响 1、激光功率P h~Pk h：熔深；P：激光功率；k：常数。 2、焊接速度v h~1/vr 维持小孔存在有一个最小焊接速度。速度过低则会变为传热焊模式。 3、光斑直径d0 d0=2.44?（3m+1） ? f ? λ/D f：焦距； λ：波长；D：聚集前光束直径；m：激光震动模的阶数 4、离焦量Δf 一般选择离焦量在焊缝表面以下1/3处，可以保证有最大的熔深。 激光与电弧的复合焊简介 激光焊具有大熔深、窄熔宽的特点，但是其总的热输入功率有限，难以对大厚构件进行焊接。 MIG、TIG等电弧焊具有热输入能力强、熔宽较大而熔深不足的缺点。 将二者结合起来可以充分发挥各自的优势，来实现对大厚板的高效复合焊接。 激光电弧复合焊接的原理图 激光切割技术 激光切割是以高能量密度的激光作为切割刀具的一种材料加工方法。它可以实现对各种金属及非金属材料的切割，激光切割主要使用CO2激光器。 激光切割的特点 切口质量好。 对低碳钢，切口宽度可以小到0.1-0.2mm，表面粗糙度只有几十微米，热影响区宽度只有0.001-0.1mm，切割变形小，切口两边平行。 加工柔性好，切割效率高。 激光切割可以实现全数控，可以进行二维切割又可以实现三维切割。切割速度快，不需要装夹，切割过程没有刀具磨损，噪声和污染小。 可切割材料种类多。 几乎所有的材料都可以进行激光切割。 激光切割的机理及分类 1、激光汽化切割 通过激光加热使材料迅速汽化形成切口的切割方法。主要用于木材、高分子等易汽化材料的切割。由于汽化需要很高的能量输入，因此需要的激光器功率也很高。 2、激光熔化切割 激光加热使材料熔化，然后靠同轴喷吹的惰性气体将熔化金属带走的切割方法。所需能量仅为汽化切割的1/10左右。主要用于不易氧化或活性金属的切割。 3、激光氧化切割 类似于氧乙炔火焰切割，激光作为预热热源，氧气作为切割气体，通过氧化反应，形成金属氧化物来实现切割。由于氧化过程产生大量的热，所以切割所需的激光功率比熔化切割还小50%作用。但其只能用于易氧化材料的切割。 4、控制断裂与划片切割 首先利用激光在材料表面划出一条小槽或者一系列小孔，然后施加一定的外力，使材料断裂，即为划片切割，其原理与金刚石切割玻璃类似；控制断裂与划片类似，只是不需要再外加压力，直接靠激光热产生的局部热应力使材料发生断裂。 激光切割的主要工艺参数 1、激光功率与切割速度 所需功率的大小主要取决于材料的性质和所采用的切割机理。激光功率对切口宽度的影响不大，但是切割速度对切口宽度影响明显。速度越高切口越窄，速度过高则会出现清渣不完全的问题。切割速度对切口表面质量影响呈现U型变化，即存在一个最佳切割速度。 2、气体压力与流量 气体流量与切割形式、喷嘴结构、切割速度以及激光功率和板厚等参数有密切关系。其它条件一定时，总有一个最佳气体流量。流量过大，会带走大量的热量，使切割速度下降；如果气体流量过小，又不能完全带走熔渣或实现充分的氧化。 3、光束质量、焦距和离焦量 激光切割要求采用基模，切口宽度与激光光斑直径几乎相等。光斑的大小与透镜的焦距成正比关系，但焦深（若某截面上的功率密度为焦点处的1/2，则这一截面与焦点的距离为焦深）与焦距成反比。焦深越小，对镜头与工件的距离控制越严格。离焦量对切割速度和深度都有很大影响，焦点在板下1/3板厚处时可获得最大的切割深度和最小切口宽度。 4、喷嘴 气体喷嘴是影响切割质量的一个重要参数，不同的切割方式及切割机需要配备专用的不同形式的喷嘴。 激光切割的应用 大型激光切割机均由CNC控制或采用机器人控制，几乎可以切割所有材料以及复杂的三维形状。在汽车工业主要用于各种薄板的复杂曲面切割；在航空航天领域主要用于各种特殊材料及复杂结构的切割；在非金属材料的切割领域也有着广阔的应用。 随着YAG激光功率的不断提高，由于其具有高的吸收率及可以采用光纤传递的优势，在切割方面有着广阔的应用潜力。 其它激光加工方法简介 激光表面处理技术。 激光气相沉积。 激光冲击强化。 激光切削。 激光打孔。 激光快速成型。 激光表面处理技术 激光表面处理技术就是以激光作为热源，通过在材料表明实现熔覆新材料或诱发相变等途径来改善材料的硬度、耐磨性及提高疲劳性能等的材料表明处理方法。大致可以分为以下几方面： 1、激光熔覆Laser Cladding； 2、激光合金化； 3、激光非晶化； 4、激光相变硬化。 激光熔覆 激光熔覆是利用激光能量在金属表面熔凝耐磨、耐腐蚀的合金层或陶瓷层。激光熔覆层与基体形成的是冶金结合层。 从熔覆层材料的添加方法可以分为：预置粉末法，预置箔片法，送丝法和动态送粉法。各种方法各有特点。 界面问题是激光熔覆技术的