2024年激光焊接實驗綜述

一、試驗目的和激光深熔焊接。功率密度不不不大于10?~10?W/cm2為熱傳導焊，此時激光束激光束密度激光焊接金屬材料時的重要過程如圖2所示。化。當功率密度在不不大于10W/cm2不不不大于10W/cm2數量級范圍內時，金伴隨有金屬蒸汽電離形成光致等離子體的現象。當功率密度不不大于10W/cm22.2激光焊接模式2.3激光束自聚焦過程2.4激光焊接的工藝參數激光焊的重要工藝參數包括脈沖能量、脈沖寬度(脈寬)、脈沖形狀、功率當高強度激光束射至材料表面，金屬表面將會有60~98%的激光能量反射而脈寬是脈沖激光焊接的重要參數之一，它既是區(qū)別于材料清除和材料熔化的重要參數，也是決定加工設備造價及體積的關鍵參數。2.4.4離焦量激光焊接一般需要一定的離焦量，由于激光焦點處光斑中心的功率密度過高，輕易蒸發(fā)成孔。離開激光焦點的各平面上，功率密度分布相對均勻。離焦方接薄材料時，宜用正離焦。如圖5所示。材料對激光的吸取取決于材料的某些重要性能，如吸取率、反射率、熱導率、熔化溫度、蒸發(fā)溫度等，其中最重要的是吸取率。影響材料對激光光束的吸取率的原因包括兩個方面：首先是材料的電阻系數，通過對材料拋光表面的吸取率測首先，材料的表面狀態(tài)(或者光潔度)對光束吸取率有較重要影響，從而對焊接效2.4.5.1波長對吸取率的影響金屬的吸取率A與激光波長λ和金屬的直流電阻率p存在如下關吸收率/%吸收率/%吸取率上升到40~50%;當靠近沸點時吸取率可高達90%,激光功率越大、作用時2.4.6焊接速度2.4.7保護氣體表1常用氣體和金屬的原子(分子)量和電離能氦鐵原子(分子)量4電離能(eV)三、試驗設備和試驗材料3.1試驗設備及其參數Rofin⑧SlabDCO35——CO?激光器。配置六軸聯(lián)動激光三維加工系波長λ加工范圍波長λCO?激光器焊接：45#低碳鋼(6mm厚),6061鋁合金。四、試驗措施的金屬材料(低碳鋼，鋁合金)在不同樣功率下對焊接過程實現想象及成果。試將功率從500W開始逐漸增長至3500W,共選用11個功率點進行焊接。將試驗現象及數據記入表2,激光功率/功率密度與熔深、熔寬的關系見圖7、8。功率點進行焊接。將試驗現象及數據記入表3,激光功率/功率密度與熔深、熔4.2.2YAG激光器316L不銹鋼焊接試驗A、316L不銹鋼焊接表4,激光功率/功率密度與熔深、熔寬的關系見圖11、12。割，并選用3~4個截面進行細致研磨，將磨好后的試樣進行腐蝕，其中45#低進行測量，將各組試驗數據記錄并整頓記入表2、3、4。五、試驗成果及分析下的格子數，為n測量點的數目。功率，r為光斑半徑。運用exce1繪出各焊接條件下熔深、熔寬與激光功率(功率密度)之間的關系曲線(以激光器的功率(功率密度)為橫坐標，試樣的熔深和熔寬的長度為縱坐標),通過觀測曲線中熔深和熔寬的變化，確定閾值范圍，進而進行試驗分析。5.1CO?激光器焊接試驗45#低碳鋼鋼焊接試驗現象，成果及分析：編號功率(W)功率密度熔深(mm)1微弱黃光，無飛濺23先黃光，后藍白4開始增多50增多6先藍白光，后白光，飛濺增多70先藍白光，后白183始減少19白光，飛濺減少強烈白光，飛強烈白光，產生氣團5CO2激光器焊接45#不銹鋼從表2中及圖7、8中可以看出在保護氣體為He,焊接速度保持在2m/min取激光能量只引起材料表層溫度的升高及表層發(fā)生熔化。功率密度抵達700W編號功率密度熔寬/mm1小，無飛濺002小，無飛濺0304先黃光，后綠05黃光、綠光間雜出現，無飛濺06黃光、綠光間雜出現，開始07出現綠光，飛濺較多08出現綠光，后消失，飛濺逐漸增多9出現綠光，后消失，飛濺逐漸增多瞬間綠光，后增多變強，飛濺增多變強，飛濺增多強有火花，飛濺增多在對鋁合金6061的焊接中，由表3,圖9、10知，激光功率在1000W～2200W的七個焊接點時，熔深熔寬較小，表面僅有細微變化，在激光功率為2200～2400W、功率密度為3.575×10W/cm2~3.900×10°W/cm2時，熔深、熔寬有了大幅度提高(突變),可見閾值范圍在3.900×10?W/cm2附近，即閾值之前為熱導焊、閾值之后為深熔焊。在激光功率為2200W~3500W、功率密度為3.575×10?W/cm2~5.687×10?W/cm2時，熔深熔寬的深度及寬度增長，即在5.2YAG激光器316L不銹鋼焊接試驗45#低碳鋼鋼焊接編號功率(W)熔寬(mm)1黃色亮點21亮點漸漸變亮3亮點變亮4亮點變亮5亮點變亮6亮點變亮47亮點變亮8亮點變亮9亮點變亮亮點變亮亮點變亮亮點變亮圖11熔深，熔寬與功率的關系曲線萬在試驗過程中可以觀測到：伴隨激光功率的增長，光線逐漸變亮，伴隨煙塵，藍光的產生，并且聲音逐漸增大。但焊接的整個過程中均無飛濺的產生。從表4,圖11中我們可以看出，功率在增長過程中，焊接的熔深、熔寬均隨之增長。如圖11、12所示，當激光加工功率在1300W~1400W(功率密度為0.460×10°W在此之前的都比較小，因此我們推算功率的閾值約1300W~1400W中間值1350W左右，功率密度閾值約為0.478×10W/cm2左右。即在臨界點之前可認為焊接類型為熱導焊，之后為深熔焊。編號激光功率(W)123456781、在任何一種焊接方式下，伴隨激光功率(功率密度)的增長(其他各條件保持不變),焊縫的熔深與熔寬都隨之增大，即焊縫的尺寸與功率成正有關。其鋁合金比45#低碳鋼更輕易產生等離子體屏蔽的現象。此相似功率時前者的功率密度較大，因此C一、試驗目的2、掌握基于空心探針測量原理的PROMETEC企業(yè)的LASERSCOPE徑約為20~50μm。在選擇探針材料時要考慮到抗高功率的激光損傷，此外，圖13大功率激光器光