1、2023年5月23日星期二,第三章 激光加工技术,3.激光表面改性技术,2.激光焊接,1.激光打孔和切割,4.激光清洗技术,2023年5月23日星期二,3.1 激光打孔和切割,1、激光打孔,在元件上开个小孔是件很常见的事。但是，如果要求在坚硬的材料上，比如在硬质合金上打大量0.1毫米到几微米直径的小孔，用普通的机械加工工具怕是不容易办到，即使能够做，加工成本也会很高。现有的机械加工技术在材料上打微型小孔是采用每分钟数万转或者几十万转的高速旋转小钻头加工的，用这个办法一般也只能加工孔径大于0.25毫米的小孔。在今天的工业生产中往往是要求加工直径比这还小的孔。比如在电子工业生产中，多层印刷电路板的
2、生产，就要求在板上钻成千上万个直径约为0.10.3毫米的小孔。显然，采用刚才说的钻头来加工，遇到的困难就比较大，加工质量不容易保证，加工成本不低。早在本世纪60年代后，科学家在实验室就用激光在钢质刀片上打出微小孔，经过近30年的改进和发展，如今用激光在材料上打微小直径的小孔已无困难，而且加工质量好。打出的小孔孔壁规整，没有什么毛刺。打孔速度又很快，大约千分之一秒的时间就可以打出一个孔。,2023年5月23日星期二,激光打孔原理：加工头将激光束聚焦在材料上需加工孔的位置，适当选择各加工参数，激光器发出光脉冲就可以加工出需要的孔。,2023年5月23日星期二,1）、功率密度要求,106109W/c
3、m2的脉冲激光,2）、孔深,（激光打孔宜采用高功率密度的脉冲激光打孔。）,2023年5月23日星期二,3）、打孔质量的影响因素（脉宽和聚焦位置）,怎样用好激光“钻头”？,A、脉冲能量一定时：脉宽增加，功率密度下降，融熔了的材料没有办法充分汽化，却把在它附近的材料加热，使熔化层增厚，结果，被打出来的小孔在形状大小上就不那么规整。如果使用的是高重复率激光器输出的光脉冲，这时每个光脉冲平均的能量并不很高，但由于光脉冲的宽度窄，功率水平却不低。于是每个激光脉冲在材料上形成的融熔体不多，主要是发生汽化。由于使小孔附近的材料加热时融熔体很少，因而也就不出现在用单脉冲打孔时出现的事。打出的小孔形状和大小就规
4、整得多了。,B、焦点位置的选择：对于比较厚的材料，激光束焦点位置应位于工件的内部，如果材料比较薄，激光束焦点需放在工件表面的上方。这样的安排会让打出来的小孔上下大小基本上一致，不出现“桶状”的小孔。,2023年5月23日星期二,离焦量对打孔质量的影响,激光打孔中离焦量对打孔的影响,2023年5月23日星期二,4）、激光打孔的应用,陶瓷0.5mm孔激光打孔,2023年5月23日星期二,叶片是喷气涡轮发动机的重要部件之一。工作状态下，该部件在高温燃气中高速旋转。为提高叶片的耐高温性能，人们正在积极研制一种新型叶片，该叶片具有特殊的中空结构，并在表面用激光打孔工艺制作了一系列与中空部分贯通的小孔。工
5、作时向叶片中空部分不断灌入冷气，经小孔泄出后在叶片表面形成冷气保护膜。这样叶片虽处于高温燃气之中，其本身温度相对而言并不很高。显然，这种设计极大地改善了叶片的耐高温性能，有益于延长叶片的使用寿命。,叶片0.5mm小孔激光打孔,2023年5月23日星期二,过滤板82万个0.7mm孔(3mm厚不锈钢板),国家电力公司防止电力生产重大事故的二十五项重点要求第11.3.1.1及11.3.1.2条发电机内冷水系统滤网需要将钢丝、铜丝滤网等更换为激光打孔的不锈钢板新型水过滤器滤网，防止滤网破碎进入发电机线圈。采用了高强度激光打出的微孔不锈钢网板，可阻挡杂质及颗粒进入发电机线棒，防止杂质堆积造成线棒阻塞的事
6、故发生。,2023年5月23日星期二,治疗冠心病的最后一招心肌激光打孔,心肌激光打孔术的“灵感”源于鳄鱼、蛇等两栖类动物。早在1933年就有科学家发现两栖类动物的心外膜冠脉系统不发达，心肌呈海绵状，内有大量的管状腔隙及窦状隙与心腔相通。两栖类动物的心肌血供并非来自冠脉系统，而是左室腔内的氧饱和血通过心肌内腔隙直接灌注到心肌。1965年医生们试着采用针头穿刺心肌产生心肌内孔道以达到心肌血运重建的目的。80年代以后，应用激光进行心肌血运重建获得成功。激光心肌血管重建手术分为两类：一是心外膜法，即开胸式，是从心外膜向心腔内打孔，直至将心肌打穿形成隧道。另一种是心内膜法，它是将激光通过光导纤维从股动脉
7、进入左心室，从左心室心内膜向外打孔形成隧道，但不需要打穿心肌。它可以做到创伤很小，在心内科即可操作。,2023年5月23日星期二,激光打孔主要应用在航空航天、汽车制造、电子仪表、化工等行业。激光打孔的迅速发展，主要体现在打孔用YAG激光器的平均输出功率已由5年前的400w提高到了800w至1000w。国内目前比较成熟的激光打孔的应用是在人造金刚石和天然金刚石拉丝模的生产及钟表和仪表的宝石轴承、飞机叶片、多层印刷线路板等行业的生产中。目前使用的激光器多以YAG激光器、CO2激光器为主，也有一些准分子激光器、同位素激光器和半导体泵浦激光器。,A、金刚石拉丝模的激光打孔 激光加工金刚石模具，不仅能节
8、省许多昂贵的钻石粉，而且与常规的机械超声加工法相比，提高了加工效率。用机械钻孔机打通一个20点的金刚石需要24小时，而用激光仅需10分。,单脉冲激光打孔的孔深小于1mm，对应的孔径为0.0050.4mm；多脉冲激光打孔的孔深可达3mm，最大孔径可达1mm。,2023年5月23日星期二,B、脉冲YAG激光打精密孔 例如用脉冲YAG激光能在厚度为1mm的珍珠宝石上打出16个直径为0.2mm的高精度系列孔，加工精度为0.03mm，孔间隔为0.01mm，加工速率为每分钟打一个孔。,用脉冲YAG激光对0.005mm厚的钛和钼薄箔进行打孔，孔径可达0.02mm；用脉冲YAG激光对0.07mm厚的氧化铝陶瓷
9、材料打孔，孔径为0.15mm，打孔精度为 0.2mm。,C、脉冲CO2激光打孔,像钢铁之类的金属材料对YAG波长激光吸收率较高，故宜采用YAG激光打孔。但是，陶瓷、玻璃和塑料之类的非金属材料对CO2激光具有较高的吸收率。因此对这类非金属材料适合采用脉冲CO2激光打孔。,此外普通香烟过滤嘴上的小孔、喷雾器阀门上的小孔，也在采用激光加工。喷雾器罐和瓶子颈部都有一个用来控制压缩物质（比如除臭剂、油料或者其他液体）的流量，阀门使用的性能就由喷雾器上这只小孔来决定了。这只小孔的直径为10微米到40微米，用其他机械加工方法不那么好做，用激光来加工，能保证质量，每小时还可以打4万个小孔呢！,2023年5月2
10、3日星期二,2023年5月23日星期二,2、激光切割,1）、激光切割工作原理,激光切割是利用聚焦的高功率密度激光束照射工件，在超过激光阈值的激光功率密度的前提下，激光束的能量以及活性气体辅助切割过程所附加的化学反应热能全部被材料吸收，由此引起激光作用点的温度急剧上升，达到沸点后材料开始气化，并形成孔洞，随着光束与工件的相对运动，最终使材料形成切缝，切缝处的熔渣被一定的辅助气体吹除。,2023年5月23日星期二,2）、激光切割的特点,G、噪声低，无公害,A、切割速度快，热影响区小。热影响层深度 0.05-0.1mm，热畸变形小。,F、可在大气中或任意气体环境中进行切割，不需真空装置。,E、激光束
11、聚焦后功率密度高，能切割各种材料，如高熔点材料、硬脆材料。,C、无刀具磨损，没有接触能量损耗，也不需更换刀具，易于实现自动控制。,B、切割质量好。切口边缘平滑，无塌边，无切割残渣。对轮廓复杂和小曲率半径等外形均能达到微米级精度的切割。割缝窄。一般为0.1-1mm。,2023年5月23日星期二,3）激光切割分类,汽化切割:工件在激光作用下快速加热至沸点，部分材料化作蒸汽逸去，部分材料为喷出物从切割缝底部吹走。这种切割机制所需激光功率密度一般为108/cm2左右，是无熔化材料的切割方式，适用木材、塑料等。,熔化切割:激光将工件加热至熔化状态，与光束同轴的氩、氦、氮等辅助气流将熔化材料从切缝中吹掉。
12、熔化切割所需的激光功率密度一般为107/cm2左右，适合金属材料。,氧助熔化切割:金属被激光迅速加热至燃点以上，与氧发生剧烈的氧化反应（即燃烧），放出大量的热，又加热下一层金属，金属被继续氧化，并借助气体压力将氧化物从切缝中吹掉。适用金属材料。,2023年5月23日星期二,聚焦能力与它光束模式有关。基模(TEM00)，光斑内能量呈高斯分布，几乎可把光束聚焦到理论上最小的尺寸。而高阶或多模光束的能量分布较扩张，经聚焦的光斑较大而能续密度较低，用它来切割材料犹如一把钝刀。,4)、影响激光切割质量的因素,激光切割质量包括：,影响激光切割质量的因素：,割缝入口处轮廓清晰，割缝窄、割缝边的热影响层小，无
13、切割粘渣，切割表面光洁等。,激光功率、激光振荡模式、焦点位置、辅助气体和切割速度等。,A、激光功率：,激光功率增加、其切割速度和工件的切割厚度增加，但切割效率降低。确定切割速度和切割厚度的主要参数是激光的功率和材料的性能。,B、光束模式,2023年5月23日星期二,焦点位置对熔深和熔池形状的影响很大。这种影响对切割虽不像对焊接那样大，但无疑影响切割质量。图所示为采用激光切割5mm厚高合金钢板时的焦点价置与切割缝宽度的关系曲线。由图可知；在焦距位置距工件表面1mm处所得到的割缝最窄。透镜焦长小，光束聚焦后功率密度高，但焦深受到限制。它适用于簿件高速切割，此时应使焦距的位置维持恒定不变：长焦透镜的
14、聚焦光斑功率密度低，但其焦深大，可用来切割厚材料：板材越厚，焦点位置的正常范围越窄。,C、焦点位置,2023年5月23日星期二,与金属产生放热化学反应，增加能量强度。从切割区吹掉熔渣，清洁切缝；冷却切缝邻近区域，减小热影响尺寸；保护聚焦透镜，防止燃烧产物沾污光学镜片。,D、辅助气体和喷嘴,辅助气体的作用是：,喷嘴的设计原则,喷嘴孔尺寸必须容许光束顺利通过，避免孔内光束与喷嘴接触。,喷嘴喷出的辅助气流必须能使去除切缝内熔融物和加强切割作用有效耦合。,气流量与喷嘴尺寸关系,2023年5月23日星期二,E、切割速度:在一定功率条件下，板厚越大，切割速度越小。切割速度对切口表面粗糙度也有较大影响。,激
15、光切割对气流的基本要求是进入切口的气流量要大，速度要高，以便有充足的氧气使切口材料充分进行放热反应，并有足够的动量将熔融材料喷射带出。而这些都与气流作用在工件表面的滞止压力有关，可称之为切割压力。为了得到高的切割速度和切口质量，切割压力应该大。,当Pn/Pa=3，喷出超音速气流,2023年5月23日星期二,5)、金属材料激光切割,A、激光器：,快轴流CO2激光器,B、切割参数：,2023年5月23日星期二,C、影响激光切割质量的因素：,激光切缝表面的切缝宽度和热影响区均随激光切速的增加而减小，并在切缝下表面切缝的宽度和热影响区最小。,2023年5月23日星期二,切缝宽度和热影响区与激光切速关系
16、。,2023年5月23日星期二,焦点位置对切口粗糙度的影响,2023年5月23日星期二,喷嘴的形状和大小及吹氧压力对激光切割质量有较大影响,2023年5月23日星期二,吹气压力与切割速度关系,2023年5月23日星期二,几种切割方式的比较,2023年5月23日星期二,6）、非金属激光切割,A、激光器：CWCO2激光器，不超过500w的中等激光功率。,B、所需的激光功率：,Q材料蒸发所需的能量（KJ/cm3）,W切缝宽（cm）,L板厚（cm）,V切割速度（cm/s）,2023年5月23日星期二,对于非金属材料，Q值可以小于0.4kJcm-3，而对于玻璃类材料，Q值高于100kJcm-3。,202
17、3年5月23日星期二,到目前为止，激光可用来切割木材、纸张、布匹、塑料、橡胶、复合材料、玻璃及陶瓷等非金屑材料。例如用激光切割木材可大大减少噪声。用激光切割纸张，切速高达15m/s。激光用于切割航空行业中的复合材料也越来越普遍。激光裁剪布料，不仅可省料15，且裁纹质量好，裁剪后的布料无毛边。化纤衣料的激光裁剪不需要收边，可以省去拷边工序。用计算机控制的激光切割机，可将所有衣服的祥式与尺寸存储到磁盘上，按一下控制健就可以得到所需的布料。例如休斯公司开发的激光裁剪机，裁剪速度达61m/min，每小时激光可裁剪4050套服装。目前美、英服装公司均采用激光裁剪机裁剪布料。,非金属材料的激光切割应用前景
18、,2023年5月23日星期二,过量光照引起病理效应一览表,3、激光加工安全问题,2023年5月23日星期二,1）激光对眼睛的危害,对红外和远红外眼是不透明的，这种辐射所造成的损伤部位又回到了角膜关于光谱的这一部分损伤数据来于二氧化碳激光器，其损伤在本质上是热过程。,对于强光辐射，人体最易受伤的是眼。至于眼何处受伤则决定于光波波长。,紫外线：,能为角膜等物质中的各种核酸和蛋白质所吸收，受到这种射线的照射，将引起角膜炎。引起最厉害角膜炎的光波波长是0.208微米（角膜的敏感峰）。,可见光和近红外：最易受伤的部位是视网膜。,原因是角膜、晶状体等既对它们是透明的，又对它们有焦聚作用。这种光绝大部分能达
19、到眼底，并为色素上皮层和脉络膜所吸收。,红外线和远红外线：损伤部位是角膜。,2023年5月23日星期二,2）激光对皮肤的危害,激光辐射对眼的损伤，特别是对视网膜的损伤，也有可能是不可逆的，一般皮肤受伤比眼睛易于恢复。显然，皮肤损伤居于次要地位。然而，在激光加工中使用脉冲激光能量密度接近几焦尔每平方厘米时，或者连续激光功率达到每平方厘米0.5瓦时，皮肤就可能遭受严重损伤。皮肤可分为两层，最外面的是表皮，内面的是真皮。表皮没有血管，但含有一些神经。位于表皮下层的黑色素确定了皮肤的颜色。黑色素粒越多，皮肤的颜色就越黑表皮中含有汗脓、血管、淋巴管、神经、发脂腺和脂肪细胞等。皮肤含有水，至少在遇到黑色素
20、粒之前，对大多数类型的激光是透明的黑色素粒是皮肤中主要的吸光体黑色素粒对可见光、近紫外线和红外线的光谱反射比有明显的差异，人体皮肤颜色对反射比也有很大的影响极白肤色的人反射比较高，吸收辐射能量较少，反之，黑色皮肤吸收能量较多，更易受伤。,2023年5月23日星期二,3）有害气体危害,由激光切割、激光打孔及激光焊接产生的反应物及汽化的加工材料，可能使大气污染，其浓度可能高到危及人员的健康。其中可能包括产生的氧化铁、氧化铜和氧化锌等金属氧化物烟雾，铅、汞、镍和钽等金属烟雾和尘埃；激光器泄漏的激光工作物质如溴气、氯气、氰化氢、碘、硒化合物、一氧化碳和二氧化碳等，闪光灯产生的臭氧。,4）电气危害,使用
21、激光设备时所发生的电击死亡事故，很可能比激光束照射所造成的死亡事故更多。根据报道，在美国已经发生数起因为进行与激光有关的工作而触电死亡的事故。,大多数激光设备使用高电压(1kv)，具有电击危险。脉冲激光设备的电容器贮有能量时特别危险，我们了解到，国内、外都曾经发生过高压电容器造成电击危害。当电容器放电通过人体并超过50 J时，就有可能损伤心脏。,2023年5月23日星期二,激光打标技术现状及发展前景,概述：激光打标是在激光焊接、激光热处理、激光切割、激光打孔等应用技术之后发展起来的一门新型加工技术，是一种非接触、无污染、无磨损的新标记工艺。近年来，随着激光器的可靠性和实用性的提高，加上计算机技
22、术的迅速发展和光学器件的改进，促进了激光打标技术的发展。,激光打标的优点：(1)标记速度快，字迹清晰、永久。(2)非接触式加工，污染小，无磨损。(3)操作方便，防伪功能强。(4)可以做到高速自动化运行，生产成本低。,激光打标原理：是利用高能量密度的激光束对目标作用,使目标表面发生物理或化学的变化,从而获得可见图案的标记方式。高能量的激光束聚焦在材料表面上，使材料迅速汽化，形成凹坑。随着激光束在材料表面有规律地移动同时控制激光的开断，激光束也就在材料表面加工成了一个指定的图案。,2023年5月23日星期二,国内激光打标的发展历程,激光打标设备的核心是激光打标控制系统。从1995年到2003年短短
23、的8年时间，控制系统在激光打标领域就经历了大幅面时代、转镜时代和振镜时代，控制方式也完成了从软件直接控制到上下位机控制到实时处理、分时复用的一系列演变，如今，半导体激光器、光纤激光器、乃至紫外激光的出现和发展又对光学过程控制提出了新的挑战。,国内激光打标的市场现状,生产销售的企业有30多家，主要分布在武汉、北京、深圳、南京和广州等地,激光标刻系统的销售额：YAG激光器 2001年为1.9亿元，占当年激光加工销售总额的32.7%1.45亿元 2002年为2.48亿元，占当年激光加工销售总额的33.5%1.9亿元 2003年为3.33亿元，占当年激光加工销售总额的34.0%。2.5亿元,2023年
24、5月23日星期二,目前：激光打标使用的Nd：YAG激光器多是以氪灯或氙灯来泵浦的，泵浦效率很低，激光器的总效率只能达到25，这种激光打标机都配有庞大的冷却系统，其体积可占整个系统体积的40。,将来：半导体激光泵浦的固体激光器，总体转换效率可达20以上，大大缩小激光器冷却系统的体积，这为激光打标机向轻型化、小型化方向发展创造了条件；大功率光纤激光器，其散热性能好、转换效率高（是半导体激光泵浦的固体激光器的2倍以上）、激光阈值低、可调谐范围宽、光束质量好、免维护和价格低廉、制作灵活等显著优势，更加促进了激光打标向轻型化、小型化方向发展。,激光打标技术在国内外工业上的应用正被人们逐渐重视，各种新型的
25、打标系统层出不穷，它以其独特的优点正在取代传统的标记方法，如：冲压、印刷、化学腐蚀等,在各种机械零部件、电子元器件、集成电路模块、仪器、仪表、电机铭牌、工具甚至食品包装等物体表面上,标记出汉字、英文字符、数字、图形等，从而在这些领域取得了广泛的应用。国际上一些发达国家已将该技术作为工业加工的工艺标准，我国也非常重视这一技术，国家科委已将该技术列为“八五火炬计划”进行研制和推广。激光打标具有巨大的发展潜力和广阔的市场前景。,激光打标的发展趋势,2023年5月23日星期二,焊接技术发明至今已有百余年历史，现在全世界所有大工业的产业，像航天航空、造船、通讯、家用电器、大型电站、冶金、微电子、武器装备
26、及核能工业中产品的生产制造都离不开焊接技术，焊接是其最主要的工艺。,焊接热源：已非常丰富，如火焰、电弧、电阻、超声、摩擦、等离子、电子束、激光束、微波等等。焊接的基本原理：就是采用施加外部能量的办法，促使分离材料的原子接近，形成原子键的结合。在这个同时，又能去除掉一切阻碍原子键结合的一切表面膜和吸附层，以形成一个优质的焊接接头。,焊接是一个安全要求非常高的一种先进工艺。如果焊接质量要出现问题，所造成的危害是毁灭性的。从报纸上面看到，四川重庆的綦虹桥，突然断裂，是焊接质量问题，韩国的汉江大桥突然断裂，也是焊接质量问题。所以，焊接是一项要求极为严格的制造技术，它有许多规定的标准，所有的焊接工程师和
27、焊工要上岗焊接，需要经过严格的考试和发证，而且现在正在逐渐制定世界标准。因此，焊接技术现在还有很多的科学规律需要探索，还有很多的一些技术问题需要去创新，它是一项现在正在发展很快的一项高科技。,现代焊接技术简介,2023年5月23日星期二,举一个数字来说明焊接的应用，西方国家尤其是西方的发达国家，它每年钢产量的50到60需要进行焊接加工，我们国家2001年，钢产量达到1.3亿吨，在这个1.3亿吨生产出来的钢材中，据初步统计，四千万吨需要焊接，因此焊接已经成为一门独立的学科，一项高科技，同时又是一个非常重要的产业。,激光焊是最近这些年发展起来的一种高能量的焊接方法，它是用激光来加热，所以它可以穿透
28、透明介质，能够焊到透明介质容器的里边去，这是其他焊接方法难以做到的，这种方法也被利用到医学里边，比方视网膜脱落，视网膜是在眼球的后面，视网膜脱落以后眼睛就会失明，现在就用激光的办法，透过眼球焊到眼球后面，把这个视网膜和眼球焊起来，这个已经是很成功的手术了。第二个它的优点是不需要真空保护，因此，现在得到了非常广泛的应用。,2023年5月23日星期二,3.2 激光焊接,焊接是通过加热或加压，或两者并用，并且用或不用填充材料，使工件达到结合的一种方法。1）.熔焊 将待焊处母材金属熔化以形成焊缝的焊接方法称为熔焊。2）.压焊 焊接过程中，必须对焊件施加压力（加热或加热），以完成焊接的方法称为压焊。3）
29、.钎焊 钎焊是硬钎焊和软钎焊的总称。采用比母材金属熔点低的金属材料作钎料，将焊件和钎料加热到高于钎料熔点、低于母材溶化温度，利用液态钎料润湿母材，填充接头间隙并与母材相互扩散实现连接焊件的方法。,1）熔化焊：,2）压力焊：,3）钎焊：,电弧焊（手工电弧焊、埋弧自动焊、气体保护焊）、电渣焊、电子束焊、激光焊、等离子弧焊等,电阻焊、摩擦焊、冷压焊、超声波焊、爆炸焊、高频焊、扩散焊等,软钎焊、硬钎焊,2、焊接分类,1、何为焊接？,2023年5月23日星期二,3、激光焊接技术概述,激光焊接是以高功率聚焦激光束为热源，熔化材料形成焊接接头的高精度高效率焊接方法。激光焊接的应用始于1964年，但早期仅限于
30、用小功率脉冲固体激光器进行薄小零件的焊接。70年代以来，随着千瓦级大功率CO2激光器的出现，激光深熔焊得到了迅速的发展。激光焊接的厚度已从零点几毫米提高到50mm，已应用于汽车、钢铁、航空、原子能、电气电子等重要工l部门。目前在世界各国激光加工的应用领域中，激光焊接的应用仅次于激光切割，约占20.9。,2023年5月23日星期二,激光焊接可在大气中进行，无环境污染。,2）激光焊接与常规焊接方法相比具有如下特点：,激光功率密度高，可以对高熔点、难熔金屑或两种不同金屑材料进行焊接(对钨丝进行有效焊接)。,聚焦光斑小，加热速度快，作用时间短，热影响区小，热变形可忽略。,脉冲激光焊接属于非接触焊接，无
31、机械应力和机械形变。,激光焊接装置容易与计算机联机，能精确定位，实现自动焊接，而且激光可通过玻璃在真空中焊接。,1）激光焊接基本模式：热导焊和深熔焊。,热导焊：激光功率密度较低（105106Wcm2），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。,深熔焊：激光功率密度高（106107Wcm2），工件迅速熔化乃至气化形成小孔。这种焊接模式熔深大，深宽比也大。在机械制造领域，除了那些微薄零件之外，一般应选用深熔焊。,2023年5月23日星期二,4、脉冲激光焊接（热传导焊接）,1）常用脉冲激光器：Nd：YAG激光器,调QYAG激光器,脉冲CO2激光器,2）焊接接头形式：,对
32、接焊、搭接焊、交叉焊和平行焊,3）影响焊接质量的工艺参数：功率密度、脉冲宽度、脉冲波型和离焦量,2023年5月23日星期二,一、激光功率密度对焊接质量影响,激光功率密度是激光焊接的一个关键参数，激光功率密度不同时材料达到熔点和沸点的时间不同。,两种功率密度下金属表层及底层的温度与时间的关系。,2023年5月23日星期二,材料达到熔化所需的激光功率密度：,材料达到沸点所需的激光功率密度：,临界激光功率密度：,当材料表面出现强烈气化时，材料加热过程中将出现两种波向材料内部传播，即热波和气化波。当激光功率密度较低时，热波的速度高于气化速度，当达到某临界功率密度时，这两种波的速度相等，可得气化时的临界
33、激光功率密度：,对多数材料：,2023年5月23日星期二,说明：激光功率密度需根据材料本身的特性及焊接技术要求来选取。,在薄板(板厚为0.01-0.10mm)焊接中，激光功率密度范围为FmFFc,在厚板(板厚大于0.50mm)焊接中，激光功率密度范围为FmFFv,2023年5月23日星期二,二、脉冲波形对焊接质量影响,分析：,激光脉冲开始作用时反射率高；当材料表面温度升至熔点时，反射率迅速下降；表面处于熔化状态时，反射率稳定于某一值；当表面温度继续上升到沸点时，反射率又一次下降。,曲线1为铜的反射率变化,曲线2为钢的反射率变化,激光脉冲波形在激光焊接中是一个重要问题，尤其对于薄片焊接更为重要。当高强度激光束射至材料表面，金属表面将会有6098%的激光能量反射而损失掉，且反射率随表面温度变化。在一个激光脉冲作用期间内，金属反射率的变化很大。,2023年5月23日星期二,利用带有前置尖峰的激光
