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1、特种连接方法special joining technology,第3讲,激光焊（LW）,典型材料的激光焊及应用实例 （碳素钢、低合金高强钢、不锈钢、铝及其合金、高温合金） 激光焊质量的实时检测与控制,主 要 内 容,一、典型材料的激光焊及应用实例,特种连接方法special joining technology,1. 碳素钢,焊接性： C ，裂纹和缺口敏感性 ，控制C 0.25,碳钢汽车板激光焊工艺 （华中理工大学和武汉钢铁公司）,大多数钢厂生产的薄钢板宽度达不到多数轿车及其他车辆的车身和底板要求的宽度。 激光焊焊速高、质量好、焊缝及HAZ宽度窄，自动化程度高 德国AUDI公司开发了宽1.9
2、5m钢板的激光拼焊工艺,试验条件,特种连接方法special joining technology,材料为冷轧深冲汽车碳钢板，厚度0.8和1.0mm 设备采用美国Coherence公司轴流式CO2激光器（1.5kW） 工艺参数如表：,特种连接方法special joining technology,试验结果,0.8mm厚 1.0mm厚,激光焊接头焊缝组织特征 （50）,特种连接方法special joining technology,接头性能,特种连接方法special joining technology,2. 低合金高强钢,合金元素含量较低，激光焊焊接性良好，尤其是HY-130钢： 焊缝组
3、织细小，HAZ窄，冲击断口向母材扩展； 硬度梯度陡，硬度较高的区域组织细小； 焊缝及HAZ组织类型主要为ML，强韧性好。,特种连接方法special joining technology,3. 不锈钢,合金元素含量较高，但导热性小，线膨胀系数大，能量吸收率高（85），熔化效率高（71），焊速快，无气孔和夹杂，激光焊焊接性良好，尤其是Ni-Cr钢。 加速传感器（飞行速度、飞行距离的可靠性以及飞行器的安全） 弦丝（直径0.2mm不锈钢）1Cr13质量块（50.5mm） 采用脉冲YAG激光焊：瑞士KLS111型YAG激光焊机，E=3.2J, =4ms, F=0.5mm, Lar=2L/min,特种连
4、接方法special joining technology,4. 铝及其合金,对激光束的反射率高（90%），但小孔形成后，吸收率达90 焊接温度T ，H在Al中的溶解度 ，易产生气孔或空洞,难题,解决方法：提高功率密度和焊接速度，严格控制工艺参数，加以保护气体，抑制等离子体形成,特种连接方法special joining technology,5. 高温合金,焊接性：裂纹和气孔，通过控制工艺参数和加以保护气体（He或He+Ar），大多数高温合金可焊（Al、Ti含量较高的时效处理合金）,航空发动机冷气导管CO2激光焊 燃烧室温度高,导向叶片,冷却，调节叶片腔内温度场,火焰筒,高温气流,前后导管,
5、导管轴向流出 管壁小孔,承受张力和温度应力,Incol625(t=0.2),焊接质量高,特种连接方法special joining technology,特种连接方法special joining technology,焊前清理：酸洗（HF+FeSO4水溶液中浸泡1520min，6070 ）；中和（NaOHNa2CO3中浸泡12min, 60 )；超声波清洗；丙酮蘸洗。 装配要求较高，间隙0.05mm。 工艺参数：P1.05kW(德国产RS850型CO2激光器) v=2.2m/min F5mm He气流量=5L/min 接头质量：抗拉强度为母材的95，合格率达90。,特种连接方法special
6、 joining technology,二、激光焊质量的实时检测与控制,焊接质量影响因素： 材料熔化、蒸发、小孔形成，等离子体出现 装配误差、焊接过程中激光器不稳定或污染,测量信号的选取和缺陷诊断方法,特种连接方法special joining technology,激光焊过程发出的信号,特种连接方法special joining technology,等离子体光辐射信号检测,特种连接方法special joining technology,激光焊焊接质量图像检测系统,特种连接方法special joining technology,通过计算机调节离焦量,声辐射信号： 等离子体从小孔中喷射出来时造成的压力波形成的（深熔焊），声压与等离子体中粒子密度及小孔形状和熔池行为有关,特种连接方法special joining technology,特种连接方法special joining technology,测量喷嘴与焊件之间的电位差,深熔焊时，等离子体带有自由电子和正离子，在蒸汽压力作用下，从小孔或焊件表面向喷嘴方向运动，自由电子运动速度大于正离子，等离子体内部局部的电平衡遭到破坏，在焊件与喷嘴之间形成电位差，反映等离子体强度或电子密度。,特种连接方法special joining technology,
