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激光与电弧的复合方式：
激光-电弧旁轴复合原理
2016－March
激光培训－激光焊接工艺和应用－技术与工艺
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激光与电弧的复合方式：
2016－March
双光束与TIG电弧同轴复合
多电极TIG电弧与激光同轴复合
激光-电弧同轴复合原理
激光培训－激光焊接工艺和应用－技术与工艺
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工艺参数初步分析（以激光- MIG复合焊为例）
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复合焊实例3：激光-双电弧复合焊接枪头
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激光培训－激光焊接工艺和应用－技术与工艺
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激光与电弧之间的相互作用
TIG焊接电弧
CO2激光-TIG复合焊接电弧
CO2激光作用下TIG电弧形态的变化
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激光与电弧之间的相互作用
对常规激光焊接难以焊接的材料与接头具有很大的适应性 。
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双光束激光焊接的光束排布方式
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串列式排布双光束激光焊接机制
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功率密度：
功率密度较小时，焊接以传热焊方式进行，焊点直径和熔 深由热传导决定
功率密度达到一定值（106 W/cm2），产生小孔效应，形成 深宽比大于1的焊点
功率密度过大，金属蒸发剧烈，不能形成牢固焊点
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热传导激光焊
特点
加热速度快、焊点小、焊缝窄、热影响区小 因此，焊接变形小，精度高，焊接质量好 广泛用于汽车、飞机等工业制造中
低碳钢在不同功率下 熔深随焊接速度的变化
车用镀锌钢板拼焊最大激光焊接速度和 激光功率关系
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吸收率：决定了工件对激光束能量的利用率
金属材料吸收率随表面温度和功率密度的变化
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激光填丝焊应用
采用多道填丝焊技术，焊接大厚板
双面多道焊坡口类型
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单面多道焊坡口形状尺寸
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焊缝截面形貌
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激光－电弧复合焊
主要优点
高效、节能、经济 增加熔深 减少焊接缺陷、改善微观组织 改善焊缝成形 提高焊接适应性 减少焊接变形
带前置尖峰的激光脉冲波形
大多数金属的高重复频率焊接：采用光强基本不变的平定 波
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光强基本不变的平定波
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易产生热裂纹和冷裂纹的材料：采用三阶段激光脉冲
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三阶段激光脉冲波形
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铝合金激光-电弧复合焊接
实例： CO2激光-MIG复合焊接10mm厚铝合金截面
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激光培训－激光焊接工艺和应用－技术与工艺
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搭接接头激光-电弧复合焊接
实例： CO2激光-MIG复合焊接低碳钢搭接接头焊缝截面
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焊接铝合金
铝合金全熔透对接接头
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焊接不等厚板
双光束焊接不等厚板
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焊接大厚板
双光束激光焊接20mm厚不锈钢焊缝截面
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复合焊实例2：激光-MIG复合焊接枪头 Laser-MIG hybrid welding head
Source: precitec
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CO2激光用的重型焊接头
Nd:YAG激光用的超细焊接头
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1.激光焊接的分类及其特点
根据激光对工件的作用方式或激光束输 出方式不同：
脉冲激光焊接 连续激光焊接
根据实际作用在工件上的功率密度或焊 缝的形成特点：
激光热传导焊接 激光深熔焊接
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脉冲激光焊
特点
脉冲激光焊类似于点焊，每个激光脉冲在金属上形 成一个焊点（约微米数量级）。
焊接速度：对熔深影响较大
1018钢焊接速度与熔深的关系
1Cr18Ni9Ti在10kW功率下熔深随 焊接速度的变化
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离焦量
离焦量对焊缝形状的影响
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离焦量
离焦量对熔深、熔宽和横截面的影响
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电源类型和送丝速度：
当送丝速度比较小时,激光起主要作用,形成的焊缝比较窄, 类 似于单独激光焊的焊缝
随着送丝速度的增加焊接电流电压时增加的,电弧吸收散射激 光的能力也随之增加,对激光的屏蔽作用增强,激光不能穿透电 弧反而使熔深减少
只有在焊接电流合适时, 熔深才能达到最大,焊接过程才能最稳 定
通快TruFlow 6000-15000激光培训
激光焊接工艺和应用 －激光焊接技术与工艺
上海交通大学激光制造实验室
内容提要
1. 激光焊接分类和主要特点 2. 主要激光焊接技术工艺
激光（填丝）焊 激光－电弧复合焊 双光束激光焊 激光钎焊 激光点焊
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激光-MIG电弧复合焊原理
laser beam metal vapour
keyhole
metal transfer arc melt pool
激光-电弧复合热源焊接原理
201260－11M-0a6r-c0h3
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焊接难于接近的部位，如水下焊接 将绝缘材料和导体材料焊接 焊接有色金属，异种金属
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热传导（脉冲）激光焊的工艺参数
脉冲能量：影响金属熔化量
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焊点熔深h和直径d随脉冲能量 变化关系
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双束激光的实现：
聚焦镜分光原理
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反射镜分光原理
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应用：
焊接镀锌板
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预打孔处理的双光束焊接镀锌板搭接接头
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3.主要激光焊接技术工艺
激光（填丝）焊
主要特点
解决了对工件装夹、拼装要求严的问题 可用小功率激光器实现厚板多道焊 通过调节焊丝成分，可以控制焊缝区组织性能
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采用填丝焊进行焊接时，激光首先作用在焊丝上，焊丝熔 化后填充拼缝间隙，在激光继续作用下 ，基体金属熔化形 成匙孔.
激光束照射到焊丝上时，能量被吸收，一部分用于熔化焊 丝，一部分使填充金属汽化，一部分从焊丝表面反射
送丝方向不同，焊丝的熔化特性也不同：
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主要应用于微型、精密元件和微电子元件的焊接。
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脉冲激光焊的工艺参数
脉冲能量和宽度：
脉冲能量决定加热能量的大小，影响金属的熔化量 脉冲宽度决定加热时间，影响熔深和热影响区大小 脉冲能力一定，对不同材料，各存在一个最佳脉冲宽度
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脉冲宽度：
影响熔深
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脉冲宽度：
影响接头强度
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接头强度与脉冲宽度的关系曲线（11,22,33 ）
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激光脉冲波形：
大多数金属的低重复频率焊接：采用带有前置尖峰，随后 为平缓主脉冲的波形
激光与电弧中心之间的距离
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焊缝熔深熔宽与激光与电弧中心之间距离DLA之间关系