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双光束激光焊接的研究

作　者: 朱佳佳
导　师: 张秋鄂
学　校: 长春理工大学
专　业: 光学
关键词: 激光精密加工异型焊接双光束激光粉末熔敷焊接
分类号: TN249
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

由于激光用于材料焊接具有聚焦光斑小,功率密度高,热影响区小等优点,所以在精密加工领域得到了越来越广泛的应用。本论文主要是针对实现微米级桥丝(NiCr合金丝)和毫米级雷管塞座之间的焊接进行研究,这两工件材料的热物理参数不同,两工件的尺寸相差三个数量级,属于异型焊接,因此不易实现焊接。本论文首先从激光与金属的作用机理和激光热传导理论出发,提出了双光束激光粉末熔敷焊接技术,设计了相应的光学系统,对焊接用合金粉末的特性和焊点的润湿性做了详细分析。在大量的焊接实验基础上,通过对脉冲能量、脉冲宽度、聚焦光斑间距等焊接参数的选择和优化,最终达到了预期的焊接效果。实现了微米级金属丝与大工件之间的焊接,对于激光精密加工领域有一定的实用价值。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-8
第一章绪论  8-12
  1.1 激光焊接概述及其分类  8-9
  1.2 激光焊接的优点  9-10
  1.3 激光焊接的发展前景  10
  1.4 本论文研究的主要内容及意义  10-12
第二章激光焊接物理基础  12-23
  2.1 激光与材料相互作用  12-13
  2.2 金属对激光吸收的理论模型  13-16
  2.3 影响吸收率的几个因素  16-18
    2.3.1 温度对金属吸收率的影响  16-17
    2.3.2 波长对吸收率的影响  17-18
    2.3.3 实际金属表面对激光吸收率的影响  18
  2.4 激光热传导焊接  18-23
    2.4.1 激光热传导焊接理论简述  18-20
    2.4.2 存在熔化区的加热  20-23
第三章双光束激光熔敷焊接技术及其特性  23-28
  3.1 激光粉末熔敷焊接技术  23-24
  3.2 双光束激光粉末熔敷焊接原理  24-26
  3.3 双光束激光粉末熔敷焊接的特点  26-28
第四章金属粉末材料的特性  28-34
  4.1 金属粉末材料的选择  28
  4.2 自熔性合金粉末材料的特点  28-29
  4.3 金属粉末对激光能量的吸收  29-30
  4.4 粉末在激光作用过程中的三种状态  30-31
  4.5 粉末液体对金属表面的润湿性  31-34
第五章激光焊接系统设计  34-45
  5.1 焊接用激光器  34-38
    5.1.1 激光器的选择  34
    5.1.2 焊接用固体YAG激光器结构及其工作特性  34-37
    5.1.3 实验用Nd~(3+):YAG激光器的输出激光特性  37-38
  5.2 双光束激光焊接分光系统的设计  38-41
  5.3 聚焦方式的选择  41-45
    5.3.1 高斯光束的聚焦理论  41-43
    5.3.2 聚焦方式的选择  43-45
第六章激光焊接工艺参数的选择  45-53
  6.1 激光脉冲能量的选择  45-46
  6.2 激光脉冲波形的选取  46-48
  6.3 激光脉冲宽度的选择  48-49
  6.4 聚焦光斑间距的选择  49-51
  6.5 离焦量的选择  51-53
总结  53-54
致谢  54-55
参考文献  55-57
攻读硕士期间发表的论文  57

双光束激光焊接的研究

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