FOXCONN激光焊接技术培训教程PPT课件

激光焊接技術培訓教程NWE技術研發程剛2003.03*課程目录1.  前言2.      激光的特點3.      激光焊设备4.      激光焊原理及过程5.      脉冲激光焊6. 激光深熔焊接7.激光焊接的安全防护*前言激光焊是70年代发展起来的焊接新技术﹐它以高能量密度的激光作为热源﹐对金属进行熔化形成焊接接头﹐与一般焊接 方法 快递客服问题件处理详细方法山木方法pdf计算方法pdf华与华方法下载八字理论方法下载 相比﹐激光焊有下面的特点﹕1.  聚焦后的激光具有很高的功率密度﹔2. 由于激光加热范围小﹐在同功率各焊接厚度条件下﹐焊接速度高﹔3.  激光焊残余应力和变形小﹔4. 可以焊接一般焊接方法难以焊接的材料﹐如高熔点的材料﹐以及非金属材料﹔5. 一台激光器可以供多个工作台进行不同的工作﹐既可以用于焊接﹐又可以用于切割﹐合金化和热处理﹐一机多用。*与电子束焊相比﹐激光焊最大的特点是不需要真空室﹐不产生X射线。它的不足之处在于焊接厚度比电子束焊小﹐焊接一些高反射率的金属还比较困难。根据所用激光器及其工作方式的不同﹐激光焊分为连续激光焊和脉冲激光焊两种。前者形成一条连续焊缝﹐后者焊接时开成一个个圆形焊点。*尤其是对YAG激光，由于可用光纤传输，给加工带来了极大的方便。其主要特点是：①一机多用。②采用一台激光机可进行多工位（可达6个）加工。③光纤长度最长可达60m。④开放式的控制接口。⑤具有远距离诊断功能。*激光的特点1.         亮度高﹕激光是世界上最亮的光﹔2.         方向性好﹕接近于理想的平行光﹔3.         单色性好﹕激光为单色光﹔*激光焊设备126485793整套的激光焊设备主要包括激光器﹐光学偏转聚焦系统﹐光束检测器﹐工件台和控制系统。激光焊接設備的組成1.    激光器2.光學系統3.激光加工機4.輻射參數傳感器5.工藝介質輸送系統6.工藝參數傳感器7.控製系統8.準直用He-Ne激光器9.工件*激光器1.         固体激光器﹔2.         气体激光器﹔A.    封闭式或半封闭式CO2激光器B.     横流式CO2激光器C.     快速轴流式CO2激光器*3. 激光模式激光器输出光束的模式是指光束横断面上的能量分布情况。模式与光束的聚焦特性密切相关。模式越低﹐聚集后的光点愈小﹐功率密度越大。对切割和焊接﹐要求激光器输出基模或低阶模。*光束偏转及聚焦系统如图是两种激光偏转和聚焦系统的示意图。反射镜用于改变光束的方向﹐球面反射镜或透镜用来聚焦。在固体激光器中﹐常用光学玻璃制造反向镜和透镜。而对于C02激光焊机﹐由于激光波长长﹐常用铜或反向率高的金属制造反射镜.透射式聚焦用于中小功率的激光加工机。而反射式聚焦用于大功率激光加工设备。*光束检测器光束检测器有两个作用﹕一﹑是可随时监测激光器的输出功率﹔二﹑是可以检测激光束横断面上的能量分布﹐以确定激光器的输出模式。大多数光束检测器只有第一个作用﹐所称为激光功率计。*光束检测器工作原理电机带动旋转反射针高速旋转﹐当激光束通过反射针的旋转轨迹时﹐一部分激光被针上的反射面所反射﹐通过锗透镜衰减后聚焦﹐落在红外激光探头上﹐探头将光信号转变为电信号﹐由信号放大电路放大﹐通过数字毫伏表读数。由于探头给出的电信号与所检测到的激光能量成正比﹐因此数字毫伏表的读数与激光功率成比例﹐它所显示的电压大小就与激光功率的大小一一对应。*    1.)材料的性质﹐温度和激光波长金属对激光的吸收率随波长的增加而减少﹐随温度的上升而增加﹐随电阻率的增加而增加。CO2激光由于波长较大﹐所以焊接一些高电导率材料﹐如Cu,Hg和Au时比较困難。影响金属材料对激光吸收的因素*激光焊原理及过程一、     金属材料对激光的吸收1.  吸收过程激光焊接时﹐激光照射到金属表面﹐与金属发生相互作用﹐这个过程可用下面的描述﹕金属中的自由电子吸收光子导子温度升高﹐然后通过振动将能量传递给金属离子﹐金属温度升高﹐光能变为热能﹐整个过程在10-9s内完成。*材料的表面状态上表是铝及铝合金表面状况对CO2激光吸收率的影响。为了提高焊接效率﹐希望材料表面对激光有较大的吸收率﹐这可以通过改变材料的表面状况实现。如喷砂﹐氧化等。*非金属材料的激光焊接激光还可以焊接陶瓷﹑玻璃﹑复合材料等。焊接陶瓷时需要预热以防止裂纹产生﹐一般预热到1500℃﹐然后在空气中进行焊接﹐见图标﹐通常采用长焦距的聚焦透镜。为了提高接头强度﹐也可添加焊丝。*陶瓷激光焊接示意圖*激光焊原理激光焊随激光器输出能量方式不同分为脉冲激光点焊和連续激光焊。据聚焦后光斑上的功率密度的不同﹐激光又可分为熔化焊和小孔焊两种。1.       熔化焊在激光光斑上的功率密度不高的情况下﹐金属材料的表面在加不会超过其沸点。所收的激光能转变为热能后﹐通过热传导将工件熔化﹐其熔深轮廓近似为半球形。这种传热熔化焊过程类似于非熔化极电弧焊。* 小孔焊1.      当激光光斑上的功率足够大时﹐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﹐金属发生气化。金属蒸气以一定的速度离开熔池表面。产生一个附加压力反作用于熔化的金属﹐使其向下凹陷﹐在激光光斑下产生一个小凹坑。随着加热过程的进行﹐激光可直接射入坑底﹐形成一个细长的”小孔”。*当金属蒸气的反冲压力与液态金属的表面张力和重力平衡后﹐小孔不再继续深入。光斑功率密度很大进﹐所产生的小孔将贯穿整个板厚﹐形成深穿透焊缝(或焊点)。在连续激光焊时﹐小孔是随着光束相对于工件而沿焊接方向前进的。金属在小孔前方熔化﹐绕过小孔流向后方后﹐重新凝固形成焊缝。***-*k* 激光焊过程中的等离子云激光是光﹐又是一种电磁波﹐在加热金属时产生两种现象﹕第一﹐金属被激光加热气化后﹐在熔池上方形成高温金属蒸气云﹐当激光功率密度很大时﹐高温金属蒸气将在电磁场的作用下发生离解形成等离子體。二是焊接时施加的保护气﹐在高功率密度激光的作用下也能离解形成等离子云。因此﹐等离子云的产生有关。而且與被焊金屬的性質及保護氣有關。* 等离子云对焊接过程的影响激光焊接时产生的等离子云对焊接过程产生不利影响﹐位于熔池上方的等离子云﹐对激光的吸收系数很大﹐它相当于一种屏蔽﹐吸收部分激光﹐使金属表面得到的激光能量减少﹐焊接熔深减小﹐焊缝表面增宽﹐形成”图钉”状焊缝﹐而且焊接过程不稳定。*抑制等离子云的方法为了获得成形良好的焊缝和增加焊接熔深﹐激光焊接过程中必须采取 措施 《全国民用建筑工程设计技术措施》规划•建筑•景观全国民用建筑工程设计技术措施》规划•建筑•景观软件质量保证措施下载工地伤害及预防措施下载关于贯彻落实的具体措施 抑制等离子云。焊接中克服等离子云影响的最常规方法是通过喷嘴对熔池表面喷吹惰性气体。可以利用气体的机械吹力驱除等离子云﹐使其偏离熔池上方。还可以利用较低温度的气体降低熔池上方高温气体的温度﹐抑制产生等离子云的高温条件。*其它方法还有下面几种﹕采用高频脉冲焊﹐使每个激光脉冲的加热时间少于等离子云形成的时间(约0.5mm)﹐则等离子云未生成焊接加热已结束﹔采用高速焊或较短波长的激光进行焊接﹐对减轻等离子云对焊接过程的干扰也有一定作用。*脉冲激光焊脉冲激光焊类似点焊﹐每一激光脉冲在金属上形成一个焊点﹐主要用于微型﹐精密组件和一些微电子组件的焊接。*激光焊接工艺1.  接头型式及装配要求傳統焊接方法中的絕大部分的接頭形式都適合激光焊接﹐所不同的是﹐由於聚焦後的光束直徑很小﹐因而對裝配的精度要求高。在實際應用中﹐激光焊最常采用的接頭形式是對接和搭接。*對接時﹐裝配間隙應小於材料厚度的15﹪﹐零件間的錯位和不平度大於25﹪﹐如圖。另外﹐由於激光焊接時一般不加填料﹐所以﹐對接間隙還直接影響著焊縫的凹陷程度。搭接時﹐裝配間隙應小於板材厚度的25﹪﹐如圖。如果裝配間隙過大﹐會造成上面工件的燒穿。當焊接不同厚度的工件時﹐應將薄件置於厚件之上。*對接接頭搭接接頭疊接接頭釘狀接頭激光焊接接頭形式*卷邊對接接頭單卷邊角接頭T型接頭吻焊接頭激焊接接頭形式*激光焊参数及其对熔深的影响(1)激光功率P通常激光功率是指激光器的输出功率﹐没有考虑导光和聚焦系统所引起的损失。*(2) 焊接速度在焊接速度较高时﹐随焊速增加﹐其熔深减小的速度与电子束焊的相近。但降低焊速到一定值后﹐熔深增加速度远比电子束焊的小。因此﹐在较高速度下焊接可更大地发挥激光焊的优点。*(3)光斑直径为了进行深熔焊(小孔焊)﹐焊接时激光焦点上的功率密度必须大于106W/cm2。要提高功率密度﹐有两个途径﹕一可以提高功率﹔二可以减小光斑直径d。由于功率密度与前者之间仅是线性关系﹐但与直径的平方成反比﹐因此减小光斑直径比增加功率有效得多。*(4)、离焦量ΔF离焦量是工件表面离激光焦点的距离﹐以ΔF表示。工件表面在焦点以内时为负离焦﹐与焦点的距离为负离焦量。反之为下离焦﹐ΔF＞0.离焦量不仅影响工件表面激光光斑的大小﹐而且影响光束的入射方向﹐因而对熔深和焊缝形状有较大影响。熔深随ΔF的变化有一个跳跃性变化过程﹐在ΔF很大的地方﹐熔深很小﹐属于传热熔化焊﹐当ΔF减小到某一值后﹐熔深发生跳跃性增加﹐此处标志着小孔产生。*保护气体激光焊中使用的保护气体除了具有保护焊缝金属不受有害气体的侵袭以外﹐还有抑制激光焊过程中产生的等离子云的作用﹐因而它对熔深也有一定的影响。He具有优良的保护和抑制等离子云的效果﹐焊接时熔深较大﹐如果在He里加少量Ar或O2可进一步提高熔深﹐所以在国外广泛使用He作为激光焊保护气。*Ar作为保护气熔深最小主要原因是它的电离能太低﹐容易离解。气体流量也有一些影响﹐流量太小则不足以驱除熔池上方的等离子云﹐因此熔深是随气体流量的增加而增加的。但过大的气流容易造成焊缝表面凹陷﹐特别是簿板焊接时﹐过大的压力会吹落熔池金属而形成穿孔。*激光焊接的安全防护一.              激光辐射的危害激光辐射眼睛或皮肤时﹐如果超过了人体的最大允照射量时﹐就会导致组织损伤。损伤的效应有三种﹕热效应﹑光压效应和光化学效应。最大允许照射量与波长﹑脉宽﹑照射时间等有关﹐而主要的损伤机理与照射时间有关。照射时间为纳秒和亚纳秒时﹐主要是光压效应﹔照射时间为100ms至几秒时﹐主要为热效应﹔照射时间超过100ms时﹐主要为光化学效应。*1.  对眼睛的危害当眼睛受到过量照射时﹐视网膜会烧伤﹐引起视力下降﹐甚至会导致视力丧失。2.  对皮肤的危害当脉冲激光的能量密度接近几焦耳每平方厘米或连续激光的功率密达到0.5W/cm2时﹐皮肤就可能遭到严重的损伤。*激光危害的个人防护即使激光加工系统被完全封闭﹐工作人员亦有接触意外反射激光或散射激光的可能性﹐所以﹐个人护也不能忽视。1.   激光防护眼镜它能选择性地衰减特定波长的激光﹐并尽可能透过非防护波段的可见辐射。2.   激光防护面罩实际上是带有激光防护眼镜的面盔﹐主要用于防紫外激光。*3.   激光防护手套工作人员的双手最易受到过量的激光照射﹐特别是高功率。高能量激光的意外照射对双手的威胁很大。4.   激光防护服防护服由耐火及耐热材料制成。***-*k*-*k*-*k*