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1、 激 光 焊 接 示 意 圖 焊 接 速 度 、 焊 縫 深 度 與 激 光 功 率 關(guān) 系 焊 接 速 度 、 焊 縫 深 度 與 焦 距 關(guān) 系 焊 接 速 度 、 焊 縫 深 度 與 光 束 偏 振 方 向 關(guān) 系 焦 點(diǎn) 半 徑 、 焊 接 速 度 對(duì) 焊 縫 截 面 影 響 激 光 焊 接 基 本 接 頭 形 式 l 這 種 復(fù) 合 焊 接 主 要 指激 光 與 TIG或 MIG電 弧復(fù) 合 焊 接 。 在 這 種 工藝 中 ,激 光 和 電 弧 相 互作 用 、 取 長(zhǎng) 補(bǔ) 短 。l 例 如 ,激 光 焊 接 的 能 量利 用 率 低 的 重 要 原 因是 焊 接 過(guò) 程 中 產(chǎn)
2、生 的等 離 子 體 云 對(duì) 激 光 的吸 收 和 散 射 ,且 等 離 子體 對(duì) 激 光 的 吸 收 與 正負(fù) 離 子 密 度 的 乘 積 成正 比 ; 如 果 在 激 光 束 附 近 外 加 電 弧 ,電 子 密 度 顯 著 降 低 ,等 離 子 體 云 得 到 稀釋 ,對(duì) 激 光 的 消 耗 減 小 ,工 件 對(duì) 激 光 的 吸 收 率 提 高 。 而 且 由 于 工 件 對(duì)激 光 的 吸 收 率 隨 溫 度 的 升 高 而 增 大 ,電 弧 對(duì) 焊 接 母 材 接 口 進(jìn) 行 預(yù) 熱 , 使 接 口 開(kāi) 始 被 激 光 照 射 時(shí) 的 溫 度 升 高 ,也 使 激 光 的 吸 收 率
3、進(jìn) 一 步 提 高 。 這 種 效 果 尤 其 對(duì) 于 激 光 反 射 率 高 、 導(dǎo) 熱 系 數(shù) 高 的 材 料 更 加 顯 著 l 在 激 光 焊 接 時(shí) ,由 于 熱 作 用 和 影 響 區(qū) 很 小 ,焊 接 端 面 接 口 容易 發(fā) 生 錯(cuò) 位 和 焊 接 不 連 續(xù) 現(xiàn) 象 ;峰 值 溫 度 高 ,溫 度 梯 度 大 ,焊 接 后 冷 卻 、 凝 固 很 快 ,容 易 產(chǎn) 生 裂 紋 和 氣 孔 。l 而 在 激 光 與 電 弧 復(fù) 合 焊 接 時(shí) ,由 于 電 弧 的 熱 作 用 范 圍 、 熱影 響 區(qū) 較 大 ,可 緩 和 對(duì) 接 口 精 度 的 要 求 ,減 少 錯(cuò) 位 和
4、焊 接 不連 續(xù) 現(xiàn) 象 ;而 且 溫 度 梯 度 較 小 ,冷 卻 、 凝 固 過(guò) 程 較 緩 慢 ,有利 于 氣 體 的 排 除 ,降 低 內(nèi) 應(yīng) 力 ,減 少 或 消 除 氣 孔 和 裂 紋 。l 由 于 電 弧 焊 接 容 易 使 用 添 加 劑 ,可 以 填 充 間 隙 ,采 用 激 光 電弧 復(fù) 合 焊 接 的 方 法 能 減 少 或 消 除 焊 縫 的 凹 陷 。 l TIG焊 （ 惰 性 氣 體 鎢 極 保 護(hù) 焊 ）l 鎢 極 氬 弧 焊 具 有 下 列 優(yōu) 點(diǎn) ： l 1） 氬 氣 能 有 效 地 隔 絕 周 圍 空氣 ； 它 本 身 又 不 溶 于 金 屬 ， 不 和 金
5、屬 反 應(yīng) ； 鎢 極 氬 弧 焊 過(guò) 程 中 電 弧 還有 自 動(dòng) 清 除 工 件 表 面 氧 化 膜 的 作 用 。因 此 ， 可 成 功 地 焊 接 易 氧 化 ， 氮 化 、化 學(xué) 活 潑 性 強(qiáng) 的 有 色 金 屬 、 不 銹 鋼和 各 種 合 金 。 l 2） 鎢 極 電 弧 穩(wěn) 定 ， 即 使 在 很小 的 焊 接 電 流 （ 10A） 下 仍 可 穩(wěn)定 燃 燒 ， 特 別 適 用 于 薄 板 ， 超 薄 板材 料 焊 接 。 l 3） 熱 源 和 填 充 焊 絲 可 分 別 控制 ， 因 而 熱 輸 入 容 易 調(diào) 節(jié) ， 可 進(jìn) 行各 種 位 置 的 焊 接 ， 也 是 實(shí)
6、現(xiàn) 單 面 焊雙 面 盛 開(kāi) 的 理 想 方 法 。 l 4） 由 于 填 充 焊 絲 不 通 過(guò) 電 弧 ，故 不 會(huì) 產(chǎn) 生 飛 濺 ， 焊 縫 成 形 美 觀 。 l 不 足 之 處 是 ： l 1） 熔 深 淺 ， 熔 敷 速 度 小 ， 生 產(chǎn) 率較 低 。 l 2） 鎢 極 承 載 電 流 的 能 力 較 差 ， 過(guò)大 的 電 流 會(huì) 引 起 鎢 極 熔 化 和 蒸 發(fā) ，其 微 粒 有 可 能 進(jìn) 入 熔 池 ， 渣 成 污 染（ 夾 鎢 ） 。 l 3） 隋 性 氣 體 （ 氬 氣 、 氦 氣 ） 較 貴 ，和 其 它 電 弧 焊 方 法 （ 如 手 工 電 弧 焊 、埋 弧
7、焊 、 CO2氣 體 保 護(hù) 焊 等 ） 比 較 ，生 產(chǎn) 成 本 較 高 。l 激 光 與 TIG 復(fù) 合 焊 接 的 特 點(diǎn) 是 : l (1) 利 用 電 弧 增 強(qiáng) 激 光 的 作 用 ,可用 小 功 率 激 光 器 代 替 大 功 率 激 光 器焊 接 金 屬 材 料 ; l (2) 可 高 速 焊 接 薄 件 ; l (3) 可 改 善 焊 縫 成 型 ,獲 得 優(yōu) 質(zhì) 焊接 接 頭 ; l (4) 可 緩 和 母 材 焊 接 端 面 接 口 精 度要 求 。 船 舶 制 造航 空 航 天 激 光 焊 接 應(yīng) 用 汽 車(chē) 制 造 汽 車(chē) 制 造 業(yè) 發(fā) 展 趨 勢(shì) 激 光 焊 在
8、汽 車(chē) 制 造 中 應(yīng) 用 形 式 激 光 拼 焊 汽 車(chē) 傳 動(dòng) 零 部 件 激 光 焊 接 汽 車(chē) 傳 動(dòng) 零 部 件 激 光 焊 接l 用 激 光 可 以 焊接 一 些 要 求 強(qiáng)度 高 、 變 形 小 ,用 傳 統(tǒng) 方 法 無(wú)法 焊 接 的 特 種材 料 的 汽 車(chē) 零部 件 激 光 加 工 應(yīng) 用 船 舶 制 造 造 船 采 用 高 功 率 激 光 焊 接 的 優(yōu) 點(diǎn)l 焊 接 生 產(chǎn) 率 大 大 提 高 ， 這 是 由 于 : 激 光 焊 接 速 度 快 激 光 焊 接 熔 深 大 可 單 道 焊 或 減 少 焊 道 數(shù)l 焊 后 矯 形 工 作 量 大 大 減 少l 船 塢 焊
9、接 工 作 量 大 大 減 少l 船 舶 的 精 度 制 造 成 為 可 能l 一 些 特 殊 結(jié) 構(gòu) ， 如 三 明 治 結(jié) 構(gòu) 焊 接 成 為 可 能l 有 利 于 結(jié) 構(gòu) 優(yōu) 化 設(shè) 計(jì) ， 減 輕 結(jié) 構(gòu) 重 量l 有 利 于 船 舶 的 模 塊 化 設(shè) 計(jì) 制 造 三 明 治 船 板 激 光 復(fù) 合 焊 三 明 治 結(jié) 構(gòu) 板 激 光 焊 接 形 式 激 光 加 工 應(yīng) 用 航 空 航 天 火 箭 燃 料 箱 激 光 焊 接 空 客 380鋁 合 金 殼 體 的 激 光 焊 接 飛 機(jī) 鋁 合 金 箱 體 零 部 件 激 光 焊 接 對(duì) 于 激 光 焊 接 ：l 焊 縫 深 窄 ， 深 寬 比 高 (10:1)l 焊 接 速 度 快l 熱 輸 入 低l 焊 縫 熱 影 響 區(qū) 窄l 焊 接 變 形 小l 焊 縫 質(zhì) 量 好 ,特 別 是 韌 性 好l 改 進(jìn) 采 用 激 光 復(fù) 合 焊 可 降低 間 隙 要 求l 可 用 于 各 類(lèi) 工 業(yè) 制 造
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