激光焊接機適用焊接哪幾種材料的分析與(yu) 總結。

    一：材料激光焊接的焊接性

    1.激光焊的焊縫形式及特點

    激光傳(chuan) 熱焊焊縫類似千某些常規焊接方法的特點。對激光焊的烙池的研究發現。烙池周期性的變化，主要原因是激光與(yu) 物質作用過程中的自振蕩效應。

    熔池的周期性變化，會(hui) 在焊縫中產(chan) 生特有的現象，充滿金屬蒸氣的小孔，發生周期性變化，同時熔化的金屬又在它的周圍從(cong) 前沿向後沿流動，加上金屬蒸發造成的擾動。可能使蒸氣留在焊縫中凝固之後形成氣孔。

    2.金屬的激先焊接性

    激光悍接具有一些其他焊接方式所不能比擬的性能，這就是接頭良好的抗熱裂能力和抗冷裂能力。

     ①抗熱裂能力激光焊與(yu) T工G焊相比，焊接低合金高強鋼時，熱裂紋敏感性較低。t光焊雖然有較高的焊接速度，但其熱裂紋敏感性卻低千SIG焊。這是因為(wei) 激光焊焊縫祖宗品粒較細，可有效的防止熱裂紋的產(chan) 生。如果焊接參數選擇不當，也會(hui) 產(chan) 生熱裂紋。熱裂紋產(chan) 生的同時也會(hui) 促使冷裂紋形成和擴展。

    ②抗冷裂能力冷裂紋的評定指標是24h在試樣中心不產(chan) 生裂紋所加的最大載荷所產(chan) 生的應力，印高界應力。對千低合金高強鋼，激光焊的臨(lin) 界應力大千TIG焊，這就是說激光焊的杭冷裂紋能力大千TIG焊。焊接低碳鑰時兩(liang) 種焊接方法的臨(lin) 界應力幾乎相同。

    ③殘餘(yu) 應力及變形激光焊加熱光斑小，熱輸入小，使得焊接焊頭的殘餘(yu) 應力和變形比普通焊接方法小得多。激光焊雖有較陡的溫度梯度，但爆縫中最大殘餘(yu) 拉應力仍然要比TIG焊時略小一些，而且激光焊爆接參數的變化幾乎不影響最大殘餘(yu) 應力的幅值。用TIG焊焊接薄板時，常常會(hui) 因為(wei) 殘餘(yu) 應力的存在而發生波場良變形，但用激光焊焊接薄板時，變形大丈減小，一般不會(hui) 產(chan) 生波浪變形。激光焊殘餘(yu) 應力和變形小，使它成為(wei) 一種精密的焊接方法。

     ④衝(chong) 擊韌性經過研究發現，撇光焊焊接接頭的衝(chong) 擊吸收功大千母材取收金屬的衝(chong) 擊吸收功。激光焊焊接接頭衝(chong) 擊功提高的主要原因之一是焊縫金屬的淨化效應。

    二：金屬材料的激光焊接

    鋁合金的激光焊接

    鋁及其鋁合至激光焊接的主要困難是它對10. 8pon波長的Co2激光束的反射率高。鋁是熱和電的良導體(ti) ，高密度的自由電子使它成為(wei) 光的良好反射體(ti) ，起始表麵反射率超過90%，也就是說，深熔焊必須在小千10%的輸人能量開始，這就要求很高的輸入功率以保證焊接開始時必需的功率密度，而一且小孔生成。它對光束的吸收率迅速提高，甚至可達到90%。從(cong) 而使焊接過程順利進行。鋁及其合金焊接時。隨著溫度的升高，氫在鋁中的溶解度急劇增大，溶解千其中的氫成為(wei) 焊縫的缺陷源。焊縫中多存在氣孔，深熔焊時根部可能出現空洞，焊道成形較差。

    最近，汽車用銘合金的激光焊接受到關(guan) 注，進行了許多探討，已對鋁合金車A凶州子了YAG激光焊。通常采用高Si的Al焊絲(si) 進行YAG激光焊接。利用3kW光纖傳(chuan) 送YAG激光對6 X X X係列的合金進行焊接，尤其探討了激光束的匹配問題，以及間隙許允度及重力的影響，向上、向下及橫向焊接都可以。其他，還進行了各種台金YAG激光的對接、搭接及I形接頭焊接試驗，比較了其焊接性及各種保護氣體(ti) 下接頭的杭拉強度，進行了鑄造材和擠出材的YAG激光焊接，探討了氣孔生成及各種焊接條件的影響。

鎂合金的激光焊接

    Mg合金密度比Al小36%，作為(wei) 高比強材料受到關(guan) 注。因此進行了脈衝(chong) YAG激光和連續C02激光焊接試驗，對於(yu) 板厚1.8MM的AZ31B-H244合金(3.27%Al, 0.79%Zn)各種缺陷較少的最佳焊接條件為(wei) 平均功率0.8kW, 5ms, 120Hz, 300mm/s,焦點尺寸0. 42mm，連續C02激光焊接獲得了良好的熔透焊縫。還測定了YAG激光焊接區的硬度分布，發現HAZ組織窄，幾乎沒有軟化。

    鋼的激光焊接

    （1）低合金高強度鋼

    低合金高強度鋼的激光焊接，隻要所選擇的焊接參數適當，就可以得到與(yu) 母材力學性能相當的接頭。HY-130鋼是一種典型的低合金高強度鋼‘經過調質處理，它具有很高的強度和較高的抗裂性。用常規焊接方法焊，其焊縫和HAZ組織是粗晶、部分細晶及原始組織的棍合體(ti) ，接頭的韌性和擾裂性與(yu) 母材相比要差得多，而且焊態下焊縫和HAZ金屬組織對冷裂紋特別敏感。激光焊焊接接頭不僅(jin) 具有高的強度，而且其有良好的韌性和良好的抗裂性。其有以下原因。

    ①激光焊焊縫細、HAZ姐織窄。在衝(chong) 擊試驗時，裂故並不沿焊縫砌I AZ姐織擴展，常常是擴展進母材。衝(chong) 擊斷口的掃描電鏡觀察充分說明了這一點，斷口上大部分區域是未受熱影響的母材，因此整個(ge) 接頭的抗裂性，實際上很大一部分是由母材所提供的。

    ②從(cong) 接頭的硬度和顯微硬度的分布來看，激光焊其有較高的硬度和較陡的硬度梯度，這表明可能有較大的應力集中出現。但是，在硬度較高的區域。正對應於(yu) 細小的組織。高的硬度和細小的組織的共生效應使得接頭既有高的強度，又有足夠的韌性。

    ③激光焊焊縫HAZ組織主要為(wei) 馬氏體(ti) ，這是由幹它的焊接速度高、熱輸入小所造成的。HY-130鋼中碳的質量分數很小(約0.1%)。焊接過程中由於(yu) 冷卻速度快，形成低碳馬氏體(ti) ，這種組織的練合性能優(you) 於(yu) 捍條電弧焊和熔化極氣體(ti) 保護焊中產(chan) 生的針狀鐵素體(ti) 和馬氏體(ti) 的混合物。再加上晶粒細小得多，接頭性能無疑是優(you) 良的。

    ④HY-130激光焊時，焊桔中的有害元素大大減少，產(chan) 生了淨化效應，提高了接頭的韌性。

    (2)不鏽鋼

    奧氏體(ti) 不鏽鋼由於(yu) 具有良好的抗腐蝕性，以及高溫和低溫韌性而獲得廣泛的應用。這類不鏽鋼的特點是合金元素含量高，熱導性僅(jin) 為(wei) 低碳鋼的1/3,線膨脹係數大，為(wei) 低碳鋼的1. 5倍。

    對Ni-Cr係不鏽鋼進行焊接時，材料具有很高的能量吸收率和熔化效率。用激光焊焊接時，由子焊接速度快，減輕了不鏽鋼焊接時的過熱現象和線膨脹係數大的不良影響，焊縫無氣孔、夾雜等缺陷，接頭強度和母材相當。用小功率激光焊焊接薄板，可以獲得外觀上成形良好、焊縫平滑美觀的接頭。

    不鏽鋼的激光焊，可用於(yu) 核電站中不鏽鋼、核燃料包等的焊接，也可以用於(yu) 化工等其他行業(ye) 。

    (3)碳素鋼

    由於(yu) 激光焊時的加熱速度和冷卻速度非常快，所以在焊接碳素鋼時。隨著含碳量的增加，焊接裂紋和缺口敏感性也會(hui) 增加。

    矽鋼

    矽鋼片是一種應用廣泛的電磁材料，在軋製過程中為(wei) 了保證生產(chan) 線運行的連續性，需要對矽鋼薄片進行焊接，但矽鋼中Si的質量分數高(約3%李，Si對二Fe其有強烈的固深強化作用，使矽鋼的硬度、強度增加，塑性、韌性急劇下降，而且冷軋造成的加工硬化，使強度、硬度進一步增加。矽鋼的熱導率僅(jin) 為(wei) 純鐵的50%,熱敏性大，易發生過熱使晶粒長大，而且晶粒一旦長大，就很難通過熱處理使之細化。目前，工業(ye) 中采用TIG焊，存在的主要問題是接頭脆化，焊態下接頭的反複彎曲次數低或者不能彎曲，因而不得不在焊後增加一道火焰退火工序。這樣既增加了工藝流程複雜性，也降低了生產(chan) 效率。#p#分頁標題#e#

    銅及銅合金的焊接

    銅及銅合金兵有優(you) 良的導電、導熱性能，冷、熱加工性良好，其有高的擾氧化性和較高的強度。在電氣、電子、動力、化工等工業(ye) 部門中應用較廣。

     (1)銅及銅合金的分類

    銅及銅合金可分為(wei) 紫銅、黃銅、青銅及白銅等。紫銅為(wei) 銅含量不小於(yu) 99.5%的工業(ye) 純銅;普通黃銅是銅和鋅的二元合金，表麵呈淡黃色;凡不以鋅、鎳為(wei) 主要組成而以錫、鋁、矽等元素為(wei) 主要組成的銅合金，稱為(wei) 青銅;白銅為(wei) 含鎳量50%的銅鎳合金。

    (2)銅及銅合金的焊接性

    焊接銅和銅合金易產(chan) 生未熔合與(yu) 未焊透。故應采用能量集中、大功率的熱源並配合預熱措施;在工件厚度較薄或結構剛度較小。又無防止變形措施時，焊後很容易產(chan) 生較大的變形，而當焊接接頭受到較大的剛性約束時，易產(chan) 生焊接應力;焊接銅及銅合金時還易產(chan) 生熱裂紋:

    氣孔是銅及銅合金焊接時的常見缺陷，紫銅焊縫中的氣孔主要是氫氣孔。總的來講銅及其合金焊接具有如下特點。

    ①銅的導熱性和熱容量大，焊接輸入熱量宜大，必要時作適當預熱。

    ②銅及銅合金的線膨脹係數大，凝固時收縮率也較大，因此，焊接變形大，焊件剛度大時易產(chan) 生裂紋。應采用窄焊道，焊後立即輕輕敲擊可細化晶粒，減小殘餘(yu) 應力及變形。一些銅合金如黃銅，焊後有時需經270^-560℃退火處理，以消除應力，防止“自裂”現象。

    ③銅在液態時易氧化，生成的氧化亞(ya) 銅(Cu20)和銅形成低熔點共晶體(ti) ，分布在晶界，已引起裂紋。用於(yu) 焊接的紫銅含氧量，一般應<0.03%,重要件應<0.01%.

    ④銅在液戊時能溶解大量的氫，在凝固冷卻過程中，溶解度大大減小。氫還能和氧化亞(ya) 銅反應，生成水蒸氣，因而引起氣孔。

    由於(yu) 銅的熱導率高(超過鐵的熱導率3倍以上)，線膨脹係數大(比鋼的線膨脹係數大30%)，凝固收縮率值大(比鋼大1倍)，液態時對氧的活性高。氫在其中的溶解度大等原因。銅的焊接是相當困難的。銅的性質決(jue) 定了它在焊接過程中產(chan) 生強烈的應力和變形、焊縫形成氣孔和裂紋的傾(qing) 向高。由於(yu) 其導熱率高，所以銅焊接時必須要用集中的強熱源(如激光、電子束、離子束等)。此外，同在高溫時的塑性低和熱導率高要求采用預熱。銅的焊縫具有顯著的多孔的特點，這是由於(yu) 在金屬冷卻和結晶過程中有氣體(ti) 從(cong) 其中析出而造成的，銅的熔點比較低而熱導率高，大大地加速了焊接時冷卻和結晶過程，這妨礙了在常規下的電弧焊。弧柱中卷入的或溶解的氣體(ti) 從(cong) 焊縫金屬或近縫區析出。殘留在金屬中的氣體(ti) 可能在金屬中造成氣體(ti) 的過飽和熔液或造成氣孔。過飽和熔液的形成會(hui) 導致裂紋。因為(wei) 銅在高溫下的塑性低。氣體(ti) 從(cong) 過飽和熔液吸出時的壓力可能使銅產(chan) 生破壞。合金元素對氣體(ti) 在液態銅中的溶解度有影響。研究表明，A1, S1, Zn可以減少黃銅焊縫中的多孔性，而Ma反而增加多孔性。前蘇聯的科學家研究表明Zr, Ti, Be, Cr也能降低銅焊縫中的多孔性。電阻焊時由於(yu) 黃銅的電阻率低、熱導率高，因而很難形成穩定的焊接熔池而實現理想焊縫，甚至無法焊接，激光焊時由於(yu) 銅及銅合金對激光具有其強烈的反射作用，一般情況下也較難實現連續深熔焊。

    耐熱合金的激光焊接

    許多鎳基和鐵基耐熱合金都可以進行脈衝(chong) 和連續激光焊接，且都可以獲得好的激光焊縫。通過對鐵基合金M-152和航空發動機中使用的三種鎳基耐熱合金(FK33. C263. N75)的激光焊接表明，接頭力學性能與(yu) 母材幾乎相當。

    Dop-14合金和Gop-26合金是兩(liang) 種宇航用銥基耐熱合金，它們(men) 具有很高的熔點，具有優(you) 良的高溫強度和抗氧化性，用激光對其進行焊接時，縫晶粒很細，可以消除金屬針在晶界偏析所產(chan) 生的熱裂現象，獲得無裂紋的焊縫，而用常規的鎢極氫弧焊則是難以辦到的。異種金屬的激光焊接異種金屬的激光焊接是指兩(liang) 種不同金屬的激光熔焊。異種金屬是否可焊及接頭的強度，取決(jue) 於(yu) 兩(liang) 種金屬的物理性質，如熔點、沸點等。若兩(liang) 種材料的熔、沸點接近，能形成較為(wei) 牢固連接激光焊接的參數範圍較大，熔區可以形成良好的合金結構，激光焊接的參數範圍較大。

    激光焊接可以在許多類異種金屬之間進行，研究表明，銅一鎳、鎳一欽、欽一鑰、低碳鋼一銅等異種金屬在一定條件下均可以進行激光焊接。