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1、鞍钢技术2007年第5期ANGANGTECHNOLOGY总第347期综述激光焊接技术研究翟晓莉付魁军吕冬及玉梅(鞍钢股份有限公司技术中心)摘要介绍了激光焊接技术的研究概况,包括焊接用激光发生器、激光焊接工艺参数、激光焊接工艺特点等,重点介绍了激光焊接在汽车工业中的应用情况。关键词激光焊接汽车板焊接性能中图分类号:TG456.7文献标识码:A文章编号:1006-4613(2007)05-0015-04StudyonLaserWeldingTechnologyZhaiXiaoliFuKuijunLuDongJiYumei(T
2、echnologyCenterofAngangSteelCo.,Ltd.)AbstractGeneralstudysituationoflaserweldingtechnologyisdescribedincludinglaserpro2ducerusedforwelding,techniqueparametersandcharacteristicsoflaserwelding,etc..Applicationconditionoflaserweldinginautomobileindustryisemphaticall
3、yintroduced.KeyWordslaserweldingautomobileplateweldingproperty1前言介质,产生平均为10.6μm的红外激光,连续工作激光焊接因具有高能量密度、深穿透、高精并输出很高的功率。它激励方式最多样化,激光度、适应性强等优点而受到航空航天、机械、电子、波长分布区域宽,容易实现大功率连续输出。另汽车、造船和核能工程等领域的普遍重视。尤其一类是固体激光器,将产生激光的粒子掺于固体在汽车生产中,无论是车身组装还是汽车零部件基质,其浓度比气体大,它输出的波长为的生产,激光焊接都
4、得到了广泛的应用。据有关1.06μm,恰好比CO2激光波长(10.6μm)小一个资料统计,欧美工业发达国家50%～70%的汽车数量级,对金属的反射率低,因而与金属的耦合效零部件都是用激光加工完成的,其中主要以激光率高,一台800W的Nd:YAG激光器的有效功率焊接和切割为主,激光焊接在汽车生产中已成为相当于3kWCO2激光器的功率。固体激光器能与标准工艺。光纤耦合,通过光纤传输,实现远程焊接,而且可以借用功率分割,方便地将一束激光传输给多个工位焊接。固体激光器能以脉冲和连续两种方式2激光器种类工作,其加工范围比CO2激光
5、器更大。激光器一般按产生激光工作物质的不同来分类,主要有半导体激光器、固体激光器、气体激光3激光焊接的工艺参数器、液体激光器、化学激光器、自由电子激光器等。影响激光焊接质量的工艺参数比较多,如功目前焊接技术中广泛采用的是气体激光器和固体率密度、光束特性、离焦量、焊接速度、激光脉冲波激光器。气体激光器以气体或金属蒸气作为工作形和辅助吹气等。翟晓莉,高级工程师,1977年毕业于沈阳工业大学焊接专业,3.1功率密度现工作于鞍钢股份有限公司技术中心钢铁产品研究所(114009)。功率密度是激光焊接中最关键的参数之一。—15—《鞍
6、钢技术》2007年第5期翟晓莉付魁军吕冬及玉梅:激光焊接技术研究总第347期采用较高的功率密度,在几秒或几微秒时间内,可3.4焊接速度迅速将金属加热至熔点,形成良好的熔融焊接。焊接速度决定了焊接表面质量、熔深、热影响激光光束的聚焦光斑直径与激光器输出光束的模区等。可以通过降低焊接速度或增大焊接电流来式密切相关,模式越低,聚焦后的光点越小,焊缝改善熔深。通常采用降低焊接速度的方法来改善越窄,热影响区越小。Nd:YAG固体激光器的光熔深,以延长设备使用寿命。束模式为TEM00。3.5辅助吹气3.2激光脉冲波形辅助吹气在高功率
7、激光焊接中是必不可少的激光脉冲波形在激光焊接中十分重要((尤一道工序。一方面是为了防止金属材料溅射而污其是对薄片焊接)。当高强度激光束射至材料表染聚焦镜(同轴保护气);另一方面是为了防止焊面时,金属表面将会有60%～90%的激光能量因接过程中产生的高温等离子体过多集聚,阻挡激反射而损失掉,且反射率随表面温度不同而改变。光到达材料表面(侧吹气)。辅助气体的种类和在一个激光脉冲作用期间内,金属反射率的变化吹气量大小对焊接结果有较大影响,不同的吹气很大,例如正弦波,适用于散热快的工件,飞溅小方法也会对焊接质量产生一定的影响。国
8、内外在但熔深浅;方波适用于散热慢的工件,飞溅大但熔这方面的研究较多。深大。通过快速渐升、渐降功率的调整(见图1),可使焊件避免激光功率开关瞬间突开、突闭造成4激光焊接的工艺特点的焊缝起始气孔和收尾弧坑裂纹缺陷。激光聚焦后,功率密度高、焊接速度快、深宽比大,可达5∶1,最高达12∶1。由于熔深大,可以获得良好的焊接接头
