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特种焊接论文

第一篇：特种焊接论文

激光焊和电子束焊接

学院：材料科学与工程学院

专业：金属材料科学与工程

姓名：黎琦

学号：20100800411

激光焊和电子束焊接

摘要：本文通过对特种焊接方法中的激光焊和电子束焊接两种方

法的原理、特点、设备、工艺及应用等方面的简介，让大家对特种焊

接技术得到一个完整的认识。在焊接这个领域中，特种焊接技术是在

近年来得到高速的发展。它不仅给焊接技术的发展带来巨大的推动力，

也对许多相关产业产生相当深远的影响

关键词：焊接技术发展

日新月异

1.引言焊接作为先进制造技术的重要组成部分在国民经济的发展

和国家建设中发挥了重要的作用。焊接技术的优秀成果在航空、核能、

船舶、电力、电子、海洋钻探、高程建筑等领域得到广泛的应用。随

着科学技术的发展和技术的进步，焊接已经逐渐脱离了单纯工艺和技

术的层面而走向科学的范畴，并且在与其他科学知识的不断碰撞和交

融中，展现出来旺盛的生命力。新材料的不断产生、新能源的不断开

发和新结构的不断涌现，对焊接技术提出了新的挑战。由此传统的焊

接技术以满足不了工程的应用，随着材料和技术的发展，焊接技术也

得到了发展，越来越多的焊接方法得到应用——特种焊接。

2.激光焊

2.1激光焊的基本原理（1）激光焊接的基本过程

使用经光学系统聚焦后具有高功率密度的激光束照射到焊接材料

表面，利用材料对光能的吸收来对其进行加热、熔化，再经过冷却结

晶而形成焊接接头的一种熔化焊过程。（2）激光焊机理

按激光器输出能量的方式不同，激光焊分为脉冲激光焊和连续激

光焊，按激光聚焦后光斑上功率密度的不同，激光焊可分为传热焊和

深熔焊。1）激光传热焊

采用的激光器光斑上的功率密度小于105W时，激光将金属表面

加热到熔点与沸点之间，焊接时，金属材料表面将所吸收的激光能转

变为热能，是金属表面温度升高而熔化，然后通过热传导方式把热能

传向金属内部，使熔化区逐渐扩大，凝固后形成焊点或焊缝，其熔深

轮廓近似为半球形。

特点是：激光光斑上的功率密度小，很大一部分光被金属表面所

反射，光的吸收率较低，焊接熔深浅，焊接速度慢。主要用于薄、小

零件的焊接加工。2）激光深熔焊

当激光光斑上的功率密度足够大时（大于等于106W/cm2）,金属

在激光的照射下被迅速加热，其表面温度在极短的时间内升高到沸点，

是金属熔化和汽化。当金属汽化时，所产生的金属蒸汽以一定的速度

离开熔池，金属蒸汽的溢出对熔化的液态金属产生一个附加压力，使

熔池金属表面向下凹陷，在激光光斑下产生一个凹坑。当光束在小孔

底部继续加热汽化时，所产生的金属蒸汽一方面压迫坑底的液态金属

是小坑进一步加深，另一方面，向坑外飞出的蒸汽将熔化的的金属挤

向熔池四周。这个过程连续进行下去，便在液态金属中形成一个细长

的空洞。当光束能力所产生的金属蒸汽的反冲压力与液态金属的表面

张力和重力平衡后，小孔不再继续加深，形成一个深度稳定的孔而进

行焊接，因此称之为激光深熔焊。（3）激光焊过程中的几种效应

小孔效应、等离子体屏蔽效应、等离子体的负面效应、壁聚焦效

应、净化效应

2.2激光焊接的设备组成

激光器、光学系统、激光加工机、辐射参数传感器、工艺介质输

送系统、工艺参数传感器、控制系统、准直用He-Ne激光器

其中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。2.3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，