激光加工技术 激光焊接 3.30 激光深熔焊.pptVIP

1.教学目标 掌握激光深熔焊接的原理、特点和主要应用场合。 激光深熔焊小孔形成机制： 高功率激光辐射引起材料表面熔化和蒸发，蒸发速率足够大时，高压蒸汽压力足够克服液态金属表面张力和重力，从而排开液态金属，使激光作用区的熔池下凹形成小坑；光束直接作用在小坑底部，金属进一步熔化和气化，小坑加深成为小孔；当金属蒸汽压力与液态金属表面张力和重力达到平衡后，小孔深度稳定，形成所谓“小孔效应”。 3. 小结 激光深熔焊是在激光功率密度较高的情况下，能在被焊工件上形成小孔效应的焊接模式；激光深熔焊一般适用于厚大工件的焊接。 4. 作业思考题 1）激光深熔焊的形成机制是什么？ 2）对于5mm厚的低碳钢板材，应该采用哪种激光焊接模式进行焊接？ 激光深熔焊 课程名称：激光加工技术 主讲人：王文权 单位：浙江工贸职业技术学院 2.1 激光深熔焊的概念 在激光功率密度较高的情况下，激光辐射区金属迅速熔化并蒸发，在被焊工件上形成小孔（keyhole effect)，从而获得熔深较大的焊缝。 图1 激光深熔焊接过程示意图 2.激光深熔焊原理 激光束 1：等离子云 2：熔池 3：小孔 热量传播方式 工件 2.2 激光深熔焊的特点 （1）高功率激光束辐射在材料表面形成小孔效应； （2）激光能量几乎完全被小孔吸收； （3）激光与高压金属蒸汽和保护气体（Ar)相互作用，在熔池上方常常会形成等离子体； 2.3 激光深熔焊的形成条件 一般地，功率密度(输出功率P/焦斑面积S)应高于106W/cm2 。 图2 激光功率密度与熔深的关系 CO2激光器，光斑直径d分别为0.27mm，0.32mm和0.42mm情况下施焊，分别对应功率密度P为9.0kw/mm2，8.0kw/mm2和7.0kw/mm2时熔深出现转折点。 2.3 激光深熔焊的形成条件 图3 焊接熔深与P/d的关系 功率密度与光斑直径d的比值均为1.9kw/mm时熔深出现转折点。 结论：当P/d大于某一确定值时，激光焊接模式为深熔型焊接。 2.4 激光深熔焊的应用 一般主要用于厚大工件的焊接。 图4 低碳钢板的激光深熔焊接 10kw光纤激光器焊接8mm厚的低碳钢板，Ar气保护，焊接速度2.5m/min.离焦量为-2.5mm。 图5 不锈钢管的激光深熔对接焊  6kwYAG激光器焊接5mm厚的不锈钢管，Ar气保护，焊接速度2.0m/min.离焦量为-1.8mm。