激光原理与应用_第七章.ppt

* 下面我们再来看激光深熔焊，当激光…… （结合图讲解原理，播放视频） * （需要进行深度固化） （强调选择性激光烧结技术、选择性激光烧结技术、激光近型制造技术之间的区别与联系） * * * 最好我们再来简要介绍一下另外两种激光加工技术，分别是……。 1. 激光焊接相对于传统方式的优点： 1）用激光很容易对一些普通焊接技术难以加工的如脆性大、硬度高或柔软性强的材料实施焊接 2）在激光焊接过程中无机械接触，易保证焊接部位不因热压缩而发生变形。 3）激光束易于控制的特点使得焊接工作能够更方便的实现自动化和智能化。 激光焊接：它和传统的焊接技术一样，通过将材料连接区的部分熔化而将两个零件或部件连接起来。 将高强度的激光束辐射至金属表面，通过激光与金属的相互作用，金属吸收激光转化为热能使金属熔化后冷却结晶成形成焊接。 激光焊接 激光焊接优点 热传导焊接：当激光照射在材料表面时，一部分激光被反射，一部分被材料吸收，将光能转化为热能熔化，材料表面层的热以热传导的方式继续向材料深处传递，最后将两焊件熔接在一起。 激光深熔焊：当功率密度比较大的激光束照射到材料表面时，材料吸收光能转化为热能，材料被加热熔化至汽化，产生大量的金属蒸汽，在蒸汽退出表面时产生的反作用力下，使熔化的金属液体向四周排挤，形成凹坑，随着激光的继续照射，凹坑穿入更深，当激光停止照射后，凹坑周边的熔液回流，冷却凝固后将两焊件接在一起。 7.4.1 激光热导焊 1. 激光热导焊 热导焊的激光功率为105w/cm2 左右，是靠热传导进行焊接的，焊缝深度小于2.5mm，焊缝的深宽比一般小于1。 热导焊时，激光辐射在材料表面转化为热能，统过热传导的方式向内部扩散，使材料熔化并形成熔池，待熔池凝固后形成连接两块材料的焊缝。 7.4.1 激光热导焊 2. 激光热导焊的工艺参数 3）脉冲激光热导焊的脉冲宽度：脉宽时间长，焊接熔深热影响区都大，反之热影响区域则小。 1）离焦量对焊接质量的影响：要求熔深较大时采用负离焦，焊接薄材料时宜用正离焦,此外离焦量还直接影响到焊逢的宽度。 2）脉冲激光热导焊的脉冲波形：为了突破高反射率的屏障，使金属瞬间熔化把反射率降低下来，实现后续的热导焊过程，需要脉冲带有一个前置的尖峰。 7.4.2 激光深熔焊 1. 激光深熔焊的原理 当激光功率密度达到106—107W／cm2时，功率输入远大于热传导、对流及辐射散热的速率，材料表面发生汽化而形成匙孔， 孔内金属蒸汽压力与四周液体的静力和表面张力形成动态平衡，激光可以通过孔中直射到孔底。 7.4.2 激光深熔焊 2. 激光深熔焊的工艺参数 1）临界功率密度：深熔焊时，功率密度必须大于某一数值，才能引起小孔效应,这一数值称为临界功率密度。 2）激光深熔焊的熔深 ：激光深熔焊熔深与激光输出功率密度密切相关；激光功率一定，提高焊接速度焊接熔深减少。 图7-21 深熔焊小孔示意图 小孔效应原理图 小结： 激光热导焊中是通过热传导的方式将材料表面的热量向下传播，激光深熔焊中由于材料汽化而形成匙孔，使得激光束能够直接照射到材料表面以下较深的部位。 图7-29 立体光造型技术的原理示意图 2．立体光造型技术 1．快速成型技术的基本工作原理是：离散、堆积。 图7-30 选择性激光烧结技术基本原理示意图 3．选择性激光烧结技术 选择性激光烧结技术与立体光造型技术相似，也是用激光束来扫描各原材料，但用粉末物质代替了液态光聚合物。 图7-31 激光熔覆成型技术原理示意图 4．激光熔覆成型技术 图7-32 激光熔覆的复杂截面变换器 5．激光近型制造技术 图7-33 激光近形制造技术的基本原理示意图 激光近形制造技术，将快速成型技术中的选择性激光烧结技术和激光熔覆成型技术结合了起来。 首先用大功率激光束切割金属薄片。然后将多层薄片叠加并使其形状逐渐发生变化，最终获得所需原型(模具)的立体几何形状。 图7-27 薄片叠层制造技术原理示意图 6．薄片叠层制造技术 小结： 快速成型技术的基本工作原理是：离散、堆积。 激光洁洗技术是指采用高能激光束照射工件表面，使表面的污物、颗粒、锈斑或者涂层等附着物发生瞬间蒸发或者剥离、从而达到洁净化的工艺过程。 7.6.1 激光清洗技术 7.6.2 激光弯曲 激光弯曲是一种柔性成形新技术，它利用激光加热产生不均匀的温度场诱发热应力代替外力实现金属板料的成形。 * 提前问同学准备的内容是哪部分…… 本节课我们开始学习第七章……，激光加工是指……，本章的主要介绍激光热加工技术，其主要内容……（每项展开讲几句） 本节课我首先向大家简要介绍一下激光热加工的原理，然后……（介绍和同学讲述内容的分配） * 下面我们来进一步讨论一下