高能束流焊接措施（一）激光焊1. 高能焊概念：高能焊接是指以激光束、电子束、等离子体为热源，对金属、非金属材料进行焊接的精细加工工艺高能束流焊接的功率密度（Power Density）达到105W/cm2以上2. 高能束流是由单一的电子、光子、电子和离子，或者二种以上的粒子组合而成3.激光焊概念：激光焊是高能焊的一种是运用高能量密度的激光束作为热源的一种高效并且精密的焊接措施它是以聚焦的激光束作为能源轰击焊件所产生的热量而进行焊接的，聚焦的激光束是指：运用大功率相干单色光子流聚焦而成的激光束3.激光焊特点：（1）功率密度高由于激光束的频谱宽度窄，通过会聚后的光斑直径可以小到0.01mm，功率密度可以达到109W/cm2，可以焊接0.1~ 50mm厚的工件2）脉冲激光焊加热时间短、焊点小、热影响区小3）激光焊与电子束焊有许多相似之处，但它不需要真空室，不产生X射线，更适合生产中推广应用激光焊接已成为高能束焊接技术发展的主流缺陷是激光焊接某些高反射率的金属还比较困难，此外设备投资大4）激光可以反射、透射、可以在空间传播相称长的距离而衰减很小，激光焊可以远距离焊接，或者对难以接近的部位进行焊接，可以透过玻璃等其她透明物体进行焊接。
5）激光不受电磁场的影响6）激光的电光转换效率低（约为0.1 % ~ 0.3 %）工件的加工和组装精度规定高，夹具规定精密，因此焊接成本高7）一台激光器可供多种工作台进行不同的工作，既可以用于焊接，又可以用于切割、合金化和热解决，一机多用4激光焊接的长处激光焊接具有如下长处：能量密度高，可聚焦，深穿透，高效率，高精度，适应性强等5激光焊设备构成激光焊接设备由如下设备构成：工作平台，激光器，光束检测系统，焊接过程检测系统，导光聚焦系统，计算机控制系统6激光器的构成激光器一般由如下这些部件构成：（1）激光工作物质：必须是一种具有若干能级的粒子系统并且具有压稳态能级，使粒子数反转和受激辐射成为也许2）鼓励源：即泵浦源，给激光物质提供能量，使之处在非平衡状态，形成粒子数反转3）谐振腔：机制给受激辐射提供振荡空间和稳定输出的正反馈，并且限制光束的方向和频率4）电源：为鼓励源提供能源5）控制和冷却系统：保证激光器可以稳定、正常可靠工作6）聚光器：固体激光器特有，使光泵浦的光能最大限度地照射在激光工作物质上7.按照激光工作物质的状态，激光器可以分为：固体激光器和气体激光器，提高泵浦光的运用率8. 固体激光器根据不同的用途，有不同的工作方式，一般可以分为三种：（1）脉冲激光器——单次发射，每个激光脉冲的宽度为零点几毫秒至几十毫秒，每完毕一次任务仅有一种脉冲。
2）反复频率激光器——这种激光器每秒可以产生几种到几十个脉冲，每完毕一种任务需要几种脉冲3）持续激光器——可以长时间稳定的输出激光持续使用9.CO2激光器工作气体的重要成分是CO2 (Carbon Dioxide)、N2 （Nitrogen）和He（Helium）10.CO2激光器具有如下特点：（1）输出功率大，国外有100kW的CO2激光焊机高功率激光焊接设备重要应用于冶金加工和汽车制造等有关产业2）输出功率范畴大，最小输出功率为数毫瓦，最大可输出功率几百kW3）能量转换率高，大大的高于固体激光器理论转换功率为40%，实际应用中光电转换效率为15%4）CO2激光波长为10.6μm的红外激光，属于红外线可以在空气中传播很远而衰减很小11.激光焊的分类按照激光器输出能量方式的不同来辨别，激光焊可以分为：脉冲激光焊，持续激光焊（涉及高频脉冲持续激光焊）按照激光聚焦后光斑上功率密度的不同，激光焊可分为：传热焊，深熔焊12．传热焊定义：传热焊又叫热导焊 传热焊所用采用的激光光斑功率密度较低，（一般状况下，激光的光斑功率密度不不小于105W/cm2），当激光功率密度介于105W/cm2～106W/cm2的时候，也被觉得是传热焊。
13.传热焊过程机理分析：工件吸取激光后，激光将金属表面加热到熔点与沸点之间，焊接的时候，金属材料表面将所吸取的激光转变为热能，使得金属表面温度升高而熔化，但是仅仅达到表面熔化的限度然后通过热传导方式，把热能向金属工件内部传递，使得熔化区域逐渐扩大形成熔池凝固后形成焊点或者焊缝，熔深轮廓近似半球形这种焊接机理称为传热焊它类似与TIG 焊等钨极电弧焊原理这种焊接模式熔深浅，深宽比较小14．传热焊的重要特点：传热焊激光光斑的功率密度小，很大一部分光被金属表面反射，光的吸取效率低，焊接熔深浅，焊接速度慢，重要用于厚度不不小于1mm的薄板以及小零件的焊接加工15. 深熔焊定义：深熔焊采用的激光光斑功率密度比较高当激光光斑的功率度不小于等于106W/cm2（一般介于106W/cm2～107W/cm2）的时候，被觉得是深熔焊 17．激光焊过程中的几种效应：等离子体效应，壁聚焦效应，净化效应18.脉冲激光焊的焊接参数脉冲激光焊有4个重要参数：脉冲能量，脉冲宽度，功率密度，离焦量19.分析比较气体激光和固体激光的特点：21．什么是激光-电弧复合焊接？将激光束和电弧通过一定方式的组合后，作为复合热源来实现焊接的过程。
22. 激光+电弧作为一种复合热源，激光和电弧组合方式如下：A.激光束+ TIGB.激光束+ GMAW （熔化极气保焊）涉及有：a. 激光束+ MIG b. 激光束+ MAG C. 激光束+ Plasma.23.激光-电弧复合焊 （按照激光和电弧主辅关系分类）涉及三种重要的措施：A. 电弧加强激光焊接. B.激光辅助电弧焊接. C.电弧激光顺序焊接20. 理解下图意义.注意结合实际分析.20.根据波长与吸取率的关系图，试分析论述焊接铝合金时应当选用的激光器材类型图为吸取率与波长关系24. 激光-电弧复合焊接有如下特点： (1)可减少工件装配规定，间隙适应性好2) 复合焊接运用电弧的复合伙用，在保证大熔深的同步合适增长熔池宽度，减少凝固速度，有助于减小气孔倾向 (3) 可以实目前较低激光功率下获得更大的熔深和焊接速度，有助于减少成本 (4) 电弧对等离子体有稀释作用，可减小对激光的屏蔽效应，同步激光对电弧有引导和聚焦作用，使焊接过程稳定性提高 (5) 运用电弧焊的填丝可改善焊缝成分和性能对焊接特种材料或异种材料有重要意义25.激光—电弧复合的布置方式：旁轴式； 同轴式1. 旁轴式----激光和电弧不在同一轴线上。
2.2.同轴式----激光和电弧在同一轴线上，同轴复合可以在工件表面提供对称热源, 焊接质量不受焊接方向影响而适于三维焊接 26. 激光焊接也存在着一定的局限性：A、规定焊件装配精度高，且规定光束在工件上的位置不能有明显偏移这是由于激光聚焦后光斑尺寸小，焊缝窄，若工件装配精度或光束定位精度达不到规定，很容易导致焊接缺憾B、激光器及其有关系统的成本较高，一次性投资较大27.复合焊、激光焊、电弧焊焊缝比较 (分析)28. 铝；铝合金的激光焊铝及其合金对输入能量强度和焊接参数很敏感要获得无缺陷的接头，必须仔细选择焊接参数，并且对等离子体进行良好的控制铝合金激光焊时，用8kW的激光功率可以焊透12.7mm厚的材料，焊透率大体为1.5mm/kW形成粒子数反转的措施中最常用的是：光泵浦和电鼓励二）、电子束焊接1. 电子束焊概念：电子束焊是运用会聚的高速电子轰击工作件接缝处所产生的热能，使金属熔合的一种焊接措施2.电子束焊实现过程：电子束轰击工作件时，动能转变为热能由高压加速装置形成的高功率电子束流，通过磁透镜会聚后，得到很小的焦点（其功率密度可以达到104 W/cm2 ~ 109 W/cm2），轰击置于真空或者非真空中的焊件，电子的动能迅速转变为热能，熔化金属，实现焊接过程。
3.电子枪分为二极枪和三极枪两种，现代电子束焊机多采用三级电子枪 二极枪：二极枪是由阴极、聚束极、和阳极构成的电极系统聚束极与阴极等电位在一定的加速电压下，通过调节阴极温度来变化阴极发射的电子流，从而调节电子束流的大小三极枪：三极枪的电极系统由阴极、偏压电极、阳极构成阴极处在高的负电位，它与接地的阳极之间形成电子束的加速电场偏压电极相对于阴极呈负电位，通过调节其负电位的大小和变化偏压电极形状、位置，可以调节电子束流的大小和变化电子束的形状 4.电子束焊的分类：电子束焊的分类措施诸多被焊工件所处的环境和真空度可以分为三种：高真空电子束焊、低真空电子束焊、非真空电子束焊5.电子束焊按照加速电压状态分类：高压型（不小于80 kV）；中压型（40～60 kV）；低压型（不不小于等于30 kV）6.真空电子束焊机由如下7部分构成：A电子枪；B. 工作真空室；C. 工作台；D. 高压电源；E. 控制及调节系统；F. 真空系统；G.焊接夹具7.电子束焊的重要焊接参数有如下：加速电压 (Ua )，电子束流 ( Ib )，聚焦电流 ( If )，焊接速度 (Vb )，工作距离 ( H )8.电子束焊接重要长处： A电子束穿透能力强，焊缝的深宽比高1.电子束斑点尺寸小，功率密度大，可以实现高深宽比的焊接（即焊缝深而窄）。
深宽比达到60/1，可以一次焊透0.1mm -300mm的不锈钢板焊接厚板时，可以不开坡口实现单道焊，比电弧焊可以节省辅助材料和能源的消耗 B焊接速度快，焊缝物理性能好2.能量集中，熔化和凝固速度快，例如焊接厚度为125mm的铝板，焊接速度达到400mm/min，是氩弧焊的40倍可以避免晶粒长大，使接头性能改善，高温作业时间短，合金元素烧损少，焊缝抗腐蚀性好C3. 焊件热变形小4.功率密度高，输入焊件的热量少，热影响区小，焊件变形小对精密加工的工件，可以最后连接工序，焊后工件仍保持足够的精度 D焊缝纯洁度高5.真空对焊缝有良好的保护作用，真空电子束焊接不仅可以避免熔化金属受到氧气、氮气等有害气体的污染，并且有助于焊缝金属的除气和净化，因而高真空电子束焊特别适合焊接钛以及钛合金等活性材料真空电子束焊接常用于焊接真空密封元件，焊接后内部元件保持在真空状态E工艺适应性强 参数易于精确调节，便于偏转，对焊接构造有广泛的适应性F可焊材料多 不仅可以焊接金属和异种金属材料的接头，也可以焊接非金属材料，例如陶瓷，石英玻璃等G再现性能好 电子束焊焊接参数易于实现机械化，自动化控制反复性好，再现性好，提高了产品质量的稳定性。
H可简化加工工艺 可以将反复的大型整体加焊件分为易于加工的、简朴的或者小型部件，用电子束焊为一种整体，减少加工难度，节省材料，简化工艺 9. 电子束焊工作原理：电子束是从电子枪中产生的一般电子是以热发射或者场致发射的方式从发射级（阴极）逸出的在25~300V的加速电压的作用下，电子被加速到0.3~0.7倍光速，具有一定的动能，通过电子枪中静电透镜和电磁透镜的作用，电子会聚成功率密度很高的电子束这种电子束撞击到工件表面，电子的动能就转变为热能，使金属迅速溶化和蒸发在高压金属蒸气的作用下，熔化的金属被排开，电子束就能继续撞击深处的固态金属不久在被焊工件上“钻”出一种锁形小孔小孔的周。