最新焊接方法与设备其他焊接方法课件.ppt

1、焊接方法与设备焊接方法与设备 其他焊接方法其他焊接方法第十第十章章 其他焊接方法其他焊接方法n电渣焊n螺栓焊n电子束焊n激光焊接n摩擦焊接n高频焊接第一节 电渣焊第一节 电渣焊-原理及分类第一节 电渣焊-原理及分类第一节 电渣焊-原理及分类第一节 电渣焊-原理及分类第二节 螺柱焊第二节 螺柱焊-定义及原理螺栓板接触面电弧熔化区力力第二节 螺柱焊-特点及分类第二节 螺柱焊-特点及分类第二节 螺柱焊-特点及分类第二节 螺柱焊-特点及分类第二节 螺柱焊-特点及分类第二节 螺柱焊-特点及分类第二节 螺柱焊-特点及分类第三节 高能束焊接第三节 高能束焊接-电子束焊第三节 高能束焊接-电子束焊第三节 高能

2、束焊接-电子束焊第三节 高能束焊接-电子束焊第三节 高能束焊接-激光焊一、激光焊接原理一、激光焊接原理 热导焊接 深熔焊接 热导焊焊缝 深熔焊焊缝 激光焊接原理及应用激光焊接原理及应用二、激光深熔焊的几何特征、熔池流动、小孔对光吸收二、激光深熔焊的几何特征、熔池流动、小孔对光吸收 激光深熔焊几何特征1 激光束 2 焊接熔池 3 小孔 4 焊缝宽度 5 熔池深度激光深熔焊腔内液体金属的流动1 激光束 2 小孔后部流动区 3 小孔内流动区 小孔内激光的吸收过程1 激光束 2 等离子体3 熔池后部熔化区4 焊件运动方向 激光束基本特性激光束基本特性 单色性好、方向性好、亮度高、相干性好。单色性好、方

3、向性好、亮度高、相干性好。1、单色性、单色性 激光中单色性最好的是气体激光器产生的激光。激光中单色性最好的是气体激光器产生的激光。 He-NeHe-Ne激光器产生的激光器产生的632.8nm632.8nm谱线，线宽只有谱线，线宽只有1010-9-9nmnm。 普通光源中单色性最好的用来作为长度基准器的氪灯普通光源中单色性最好的用来作为长度基准器的氪灯(Kr(Kr8686) )，其谱线宽度为其谱线宽度为4.74.71010-3-3nmnm。 激光的单色性比一般光要高出激光的单色性比一般光要高出10106 610107 7倍以上倍以上 . . 自然光由波场范围较宽的光构成，自然光由波场范围较宽的光

4、构成，激光的谱线展宽极小，具有很好的单色激光的谱线展宽极小，具有很好的单色性。性。 单色性决定物质对激光能量的吸收单色性决定物质对激光能量的吸收和精细聚焦的可能性；和精细聚焦的可能性；CO2：10.6m CO： 5.4m YAG：1.06m 准分子：准分子：0.24m；激光自然光波长能量2、方向性好、亮度高、方向性好、亮度高 从光源发出的激光平行传播的程度成为方向性。从光源发出的激光平行传播的程度成为方向性。 激光器输出的光束发散角度很小，可以小于或等于激光器输出的光束发散角度很小，可以小于或等于10-310-5弧度。弧度。 激光通过直径为激光通过直径为D的孔径时，由于衍射会产生一定发散：的孔

5、径时，由于衍射会产生一定发散：激光的方向性带来两个结果：激光的方向性带来两个结果： 光源表面的亮度高；被照射地方光的照度大。光源表面的亮度高；被照射地方光的照度大。 一个具有一个具有10mW功率的功率的He-Ne激光器可产生比太阳高几千倍的亮度，激光器可产生比太阳高几千倍的亮度，可在屏幕上形成面积很小但照度很大的光斑。可在屏幕上形成面积很小但照度很大的光斑。3、相干性好相干性好 以适当方法将统一光源发出的光分成两束，再以适当方法将统一光源发出的光分成两束，再 使两束光重使两束光重 合便产生明暗相间的条纹，这就是合便产生明暗相间的条纹，这就是 光的干涉。光的干涉。 自然光由无数的原子与分子发射，

6、产生波长各不相同的杂乱自然光由无数的原子与分子发射，产生波长各不相同的杂乱光，合成后不能形成整齐有序的大振幅光波。光，合成后不能形成整齐有序的大振幅光波。 激光的相位在时间上是保持不变的，合成后能形成相位整齐、激光的相位在时间上是保持不变的，合成后能形成相位整齐、规则有序的大振幅光波。规则有序的大振幅光波。 第三节 高能束焊接-激光焊远距离焊接系统原理激光焊接的主要问题：激光焊接的主要问题：设备贵设备贵反射问题反射问题组装定位组装定位合金元素的挥发合金元素的挥发 焊接过程中一些高挥发性的合金元素焊接过程中一些高挥发性的合金元素( (如如硫和磷硫和磷) )从熔池中挥发出来，会导致气孔的产生，而且

7、有很可从熔池中挥发出来，会导致气孔的产生，而且有很可能产生咬边。能产生咬边。冷却速度非常快冷却速度非常快 材料的含碳量成为一个非常重要的影响参材料的含碳量成为一个非常重要的影响参数，对材料的脆化、微裂纹及疲劳强度都会有影响。数，对材料的脆化、微裂纹及疲劳强度都会有影响。第三节 高能束焊接-激光焊第三节 高能束焊接-激光焊激光的形成过程激光的形成过程 工作物质工作物质 激励、受激辐射激励、受激辐射 自激振荡增益自激振荡增益 外界能量注入（泵浦）外界能量注入（泵浦） 光学谐振腔光学谐振腔 第三节 高能束焊接-激光焊CO2激光的产生激光的产生1. 激光束激光束2. 切向排风机切向排风机3. 气流方向

8、气流方向4. 热交换器热交换器5. 后镜后镜6. 折叠镜折叠镜7. 高频电极高频电极8. 输出镜输出镜9. 输出窗口输出窗口 CO2激光器系统 一般气流的流动速度较慢一般气流的流动速度较慢, ,将热量从放电腔中带走。将热量从放电腔中带走。YAG激光的产生激光的产生根据工作物质分类：根据工作物质分类： 红宝石：激活离子红宝石：激活离子Cr3+，波长：，波长：694.3nm，三能级；，三能级； Nd:YAG：激活离子：激活离子：Nd，波长：，波长：1.06 m，四能级；，四能级； 钕玻璃：钕玻璃： 激活离子：激活离子：Nd，波长，波长:1.06 m，四能级，四能级 脉冲宽度：脉冲宽度：100500

9、ns，频率：几百，频率：几百62kHz。 YAG激光的产生激光的产生灯泵浦灯泵浦Nd:YAG激光器激光器 大功率激光器中，典型的大功率激光器中，典型的Nd:YAG棒一般是长棒一般是长150mm，直径，直径710mm。泵浦过程中激光棒发热，限制了每个棒的最大输出功率。单。泵浦过程中激光棒发热，限制了每个棒的最大输出功率。单棒棒Nd:YAG激光器的功率范围约为激光器的功率范围约为50800W。 灯泵浦灯泵浦Nd:YAG体激光器体激光器 将几个将几个Nd:YAG棒串联起来可获得高棒串联起来可获得高功率的激光束，每个独立的棒可通过透功率的激光束，每个独立的棒可通过透镜引导并规则的排列起来。镜引导并规则

10、的排列起来。 目前的目前的Nd:YAG激光器系统多达激光器系统多达8个腔。个腔。输出输出4kW功率。功率。 1kW的脉冲Nd:YAG激光器YAG激光的产生激光的产生激光激光TIGTIG复合复合electrodearclaser beam旁轴激光与TIG复合 双束激光与TIG同轴复合 多电极TIG与激光同轴复合laser beam 1lensarclaser beam 2激光激光MIGMIG复合复合利用填丝提高熔深、改善焊缝成型和接头性能。利用填丝提高熔深、改善焊缝成型和接头性能。对间隙、错边、对中的适应性更好，可焊接厚板。对间隙、错边、对中的适应性更好，可焊接厚板。适合焊接铝合金、镁合金、铜合

11、金材料适合焊接铝合金、镁合金、铜合金材料激光等离子弧复合激光等离子弧复合加热区更窄，对外界敏感更小，引燃性好。加热区更窄，对外界敏感更小，引燃性好。密度更大，弧长更长。密度更大，弧长更长。可旁轴复合，也可同轴复合。可旁轴复合，也可同轴复合。适合薄板对接、高速焊、镀锌板、铝合金焊接。适合薄板对接、高速焊、镀锌板、铝合金焊接。环状电极同轴复合Laser beamPlasma torchPlasma arcWorkpieceLaser beamPlasma torchPlasma arcWorkpiece空心电极同轴复合激光双电弧复合激光双电弧复合能量输入比普通激光能量输入比普通激光MIGMIG复合减少，熔深增大。复合减少，熔深增大。焊接速度更高，焊接过程更稳定。焊接速度更高，焊接过程更稳定。相互之间位置的排布非常重要。相互之间位置的排布非常重要。尤其适合焊接厚板。尤其适合焊接厚板。激光双激光双MIGMIG复合复合第四节 摩擦焊第四节 摩擦焊第四节 摩擦焊第四节 摩擦焊第四节 摩擦焊第四节 摩擦焊第四节 摩擦焊第四节 摩擦焊第五节 高频焊第五节 高频焊第五节 高频焊第五节 高频焊第五节 高频焊第五节 高频焊第五节 高频焊第五节 高频焊第五节 高频焊第五节 高频焊第五节 高频焊