1 目的 确立本公司激光焊接焊缝控制的标准。 2 围 本标准适用于本公司喷嘴环激光焊接及其他需要激光焊接件的所有图纸要求符合的焊缝，除在焊接图上有不同的焊接标准说明，其余（包括氩弧焊）均以本标准为依据执行。 3 职责 质保部负责对本标准的实施及控制。。 4标准容 4.1 焊缝焊接要求：
4.2焊缝外观质量要求： 4.2.1焊缝质量外观检查规定操作工100﹪目视检查，检验员进行首末检查和过程抽检，目 视怀疑尺寸超差的须送检验员进行复检确认。 4.2.2 焊缝表面缺陷检查：
4.3试验标准 4.4焊接缺陷名称解释： 4.4.1裂纹：缺陷多数存在于焊缝及焊缝热影响区域的微小裂缝。此缺陷直接影响产品的机 械性能 4.4.2气孔：缺陷存在于焊缝部及表面的孔洞。此缺陷影响焊接强度。 4.4.3咬边：缺陷存在于焊缝与母材的交界熔合线部位，正常焊缝该处应为圆滑过渡。此缺 陷影响焊接强度 4.4.4凹陷：在一段成型均匀的焊缝中，有一段焊缝低于正常的焊缝高度形成的塌陷，此缺 陷影响焊接强度，而且外表不美观。 4.4.5烧穿：在焊接部位母材熔化后，没有形成焊缝而将母材烧穿，此缺陷是一种严重的不 合格缺陷。 4.4.6焊瘤：在一段成型均匀的焊缝中，有局部焊缝，高于正常的焊缝高度形成的突起，此 缺陷影响外观。 4.4.7断弧：在一段成型均匀的焊缝中，有一段或一点焊缝没有或者此处焊缝细小。此缺陷 影响机械性能。
4.4.8夹渣：缺陷存在于焊缝部及表面，它是一种非正常熔化金属的杂物熔夹在焊缝中。 4.4.9偏焊：焊脚两侧有一侧高度低于要求的焊脚高，此缺陷影响焊接强度和美观。 4.4.10 弧坑：缺陷存在于焊缝结束收弧部分，它是由于母材熔化过多或没有足够的金属填 充而形成的凹坑。
304不锈钢激光点焊工艺研究 陶汪陈彦宾李俐群吴林 （现代焊接生产技术国家重点实验室，哈尔滨工业大学 150001） 提要本文以304不锈钢作为试验材料，采用搭接的方式进行激光点焊试验，研究了激光功率、焊接持续时间、离焦量和间隙对焊点形态及尺寸的影响规律。试验结果表明，在熔透情况下，焊点上表面都呈现明显的下塌，持续时间或者间隙较大时，下表面还会出现内凹。随着焊接持续时间的增加，焊点整体尺寸增长较快，中心的下塌和内凹深度都有明显增加；而随着激光功率的增加，焊点尺寸增长缓慢。当间隙变大时，焊点熔合面出现收缩现象。 关键词激光点焊焊点尺寸下塌 An experimental study on laser spot welding of 304 stainless steel Tao Wang Chen Yanbin Li Liqun Wu Lin (State Key Laboratory of Advanced Welding Production Technology, Harbin Institute of Technology 150001) Abstract Laser spot welding of 304 stainless steel was carried out and the relationship between the welding parameters and the geometry of laser spot welds was investigated. The experimental results indicate that the influence of the laser pulse duration on the geometry of spot welds is more significant than that of the laser power. At the condition of full penetration, the surface concave is obvious, and the concave of the bottom side is found when the pulse duration or the dimension of gap increases. Moreover, the fusion area contracts with the increase of gap dimension. Keywords laser spot welding weld geometry surface concave 1. 引言 目前生产中所使用的点焊方式大多为电阻点焊，它易于实现自动化和机械化，生产效率高。但是也存在很多问题，比如无损检测困难，接头强度低等。随着各种焊接方式的不断产生和发展，点焊方式也呈现多样化。目前已经应用于生产的就有电阻点焊、电弧点焊、激光点焊和胶接点焊等多种点焊方法[1]。 激光点焊作为一种新的点焊方式，与传统的电阻点焊相比具有其特有的优势。由于采用激光作热源，点焊速度快、精度高，热输入量小，工件变形小；激光的可达性较好，可以减少点焊时位置与结构上的限制；激光点焊属于无接触焊接，焊点之间的距离、搭接量等参数的调节范围大；不需要大量的辅助设备，能够较快的适应产品变化，满足市场需求[2]。激光点焊所具有的高精度、高柔性的特点使其在实际生产，特别是航空工业的应用中能够取代传统的电阻点焊和铆接等工艺。 目前激光点焊技术多应用在大批量自动化生产的微小元件的组焊中，采用高频率、低功率的脉冲激光器，所得焊点热影响区小，焊点无污染，焊接质量高。但是在大功率点焊厚度大于0.5mm材料的研究非常少。当前对于激光点焊的研究一般都采用数值模拟的方法来预测焊点的形状和尺寸[3]，或者是通过各种检测手段来研究点焊时匙孔特征和动态行为[4]。而把激光点焊当作一项工艺来研究的文献报道非常少见。在激光点焊技术应用到实际生产代替传统的点焊方式之前，需要进行大量的工艺试验研究。为了对激光点焊工艺有一个初步的探索，本文以0.8mm厚不锈钢板为材料，进行搭接点焊试验，研究了CO2激光点焊不锈钢过程中激光功率、焊接持续时间和离焦量这三种工艺参数对激光点焊焊点形态、尺寸和强度的影响规律，并且分析了激光点焊对板间间隙的适应性。
双相不锈钢的分析 班级学号姓名 摘要双相不锈钢是在18-8奥氏体不锈钢的基础上，提高C r含量或者加入其他铁素体元素形成的，使钢具有奥氏体加铁素体双向组织，又节约了Ni合金。由于双向不锈钢两相组织的特点，通过正确控制化学成分和热处理工艺，使双相不锈钢兼有铁素体不锈钢和奥氏体不锈钢的优点。文章主要介绍双相不锈钢的性能、双相不锈钢的类型以及双相不锈铜的应用领域。 关键词双相不锈钢；性能；加工；热处理工艺；铁素体不锈钢；奥氏体不锈钢 双相不锈钢的基本优点如下： (1)含铬量为18％—22％的双相不锈钢在低应力下有良好的耐中性氯化物应力腐蚀性能。一般应用在70Y以上中性氯化物溶液中的18—8型奥氏体不锈钢容易发生应力腐蚀破裂，在微量氯化物及硫化氢的工业介质中用这类不锈钢制造的热交换器、蒸发器等设备都存在着产生应力腐蚀破裂的倾向，而双相不锈钢却有良好的抵抗能力。 (2)含钥双相不锈钢有良好的耐孔蚀性能。在具有相同的孔蚀当量值(PR5＝cr％*3．3％Moll6％N)时，双相不锈钢与奥氏体不锈钢的临界孔蚀电位相近。含18％cr的双相不 锈钢耐孔蚀性能与AIsl316L相当。含25％Cr的尤其是含氮的高铬双相不锈钢的耐孔蚀和缝隙腐蚀性能超过了AISI 316L。 (3)有良好的耐腐蚀疲劳和磨损腐蚀性能，在某些腐蚀介质条件下被用于泵、阀等设 备中。 (4)综合力学性能好，有较高的强度和疲劳强度，屈服强度是18—8型奥氏体不锈钢的2倍。双相不锈钢由于具有奥氏体+铁素体双相组织，且两个相组织的含量基本相当，故兼有奥氏体不锈钢和铁素体不锈钢的特点。屈服强度可达400Mpa ~ 550MPa，是普通奥氏体不锈钢的2倍。与铁素体不锈钢相比，双相不锈钢的韧性高，脆性转变温度低，耐晶间腐蚀性能和焊接性能均显着提高；同时又保留了铁素体不锈钢的一些特点，如475℃脆性、热导率高、线膨胀系数小，具有超塑性及磁性等。与奥氏体不锈钢相比，双相不锈钢的强度高，特别是屈服强度显着提高，且耐孔蚀性、耐应力腐蚀、耐腐蚀疲劳等性能也有明显的改善。 (5)可焊性良好，热裂倾向小。一般焊前不需预热，焊后不需热处理，可与18—8型奥氏体不锈钢或碳钢等异种钢焊接。 (6)台低铬(18％cr)的双相不锈钢热加工温度范围比18—8型奥氏体不锈钢宽，抗力小，可不经过锻造，直接轧制开坯生产钢板”肯高铬(25％c)的钢则比奥氏休不锈钢热加r 困难。 (7)与奥氏体不锈钢相比，导热系数大，线膨胀系数小板，也适用丁制造热交换器的管芯。与奥氏体不锈钢相比，双相不锈钢(DSS)的强度和耐局部腐蚀性能结合良好， DSS的金相组织通常为50％的铁素体和50％的奥氏体，但二者的比例也可以在35％／65％到55％／45％之间变化。由于其高强度及长期使用中的高可靠性，目前国外开始考虑把它作为“基体材料”，以代替碳钢应用到大型储罐及设备制造方面。在炼油行业中经常使用的DSS有22％cr和25％Cr两个级别，后者与前者相比包含更多的钼和氮，具有更高的耐蚀性能双相不锈钥处存在如下缺点： (1)与奥氏休不锈钢比较，耐热性较低，一般控制在300Y以下的工作环境中使用。 (2)冷加r比18—8型奥氏体不锈钢的加丁硬化效应大，在管、板承受变形初期，需施
与不锈钢中其他四类相比，由于双相不锈钢具有α+γ双相组织结构，因此，其性能特点兼有奥氏体不锈钢和铁素体不锈钢的特性，是一类高强度与高耐蚀性最佳匹配的不锈钢。 与铁素体不锈钢相比，α+γ双相不锈钢的脆性转变温度低，室温韧性高，耐晶间腐蚀和焊接性能显著改善，同时仍保留铁素体不锈钢的一些特点，如457℃脆性，中温脆性和高温脆性及热导率高、线胀系数小何具有超塑性等。 与奥氏体不锈钢相比，双相不锈钢的强度，特别是屈服强度显著提高，耐晶间腐蚀、应力腐蚀、疲劳腐蚀及磨蚀等性能明显改善，但有磁性。 上述双相不锈钢的特性，随两相比例的不同而有所改变。例如，当铁素体相的比例较大时，则更易显示铁素体不锈钢的性能特点；反之，则更易显示奥氏体不锈钢的性能特点。
1.力学性能 高强度，存在脆性转变温度和三个脆性区。 由于双相不锈钢具有微细的显微组织以及钼、氮等的强化作用，双相不锈钢的强度远远高于铁素体不锈钢和奥氏体不锈钢，一些试验结果见表1和图2。 表1.铁素体（430）、奥氏体（304）和双相不锈钢代表性牌号室温力学性能的对比 图2.分别为超级铁素体不锈钢、超级双相不锈钢、超级奥氏体不锈钢的力学性能对比 但是，双相不锈钢中含高铬、钼的大量铁素体相的存在，使得铁素体不锈钢中所具有的脆性 转变温度和457℃脆性、中温脆性以及高温脆性三个脆性区的特征，在双相不锈钢中先也显 现了出来（图3~5）。但是由于双相不锈钢的晶粒细化且又存在大量奥氏体，所以双相不锈 钢的脆性转变温度明显低于普通铁素体不锈钢，一般均在-40℃或-50℃以下，而且室温冲击 韧性也足够高（表1），因此不影响双相不锈钢的工程应用。至于457℃脆性和中温脆性只 要不高于260℃，长期使用就不会有任何危险。
激光焊接技术应用及其发展趋势 摘要：本文论述了激光焊接工艺的特点、激光焊接在汽车工业、微电子工业、生物医学等领域的应用以及研究现状，激光焊接的智能化控制，论述激光焊接需进一步研究与探讨的问题。关键词：激光焊接；混合焊接；焊接装置；应用领域 引言 激光焊接是激光加工材料加工技术应用的重要方面之一。70年代主要用于焊接薄壁材料和低速焊接，焊接过程属于热传导型，即激光辐射加热工件表面，表面热量通过热传导向内部扩散，通过控制激光脉冲的宽度、能量、峰值功率和重复频率等参数，使工件熔化，形成特定的熔池。由于激光焊接作为一种高质量、高精度、低变形、高效率和高速度的焊接方法，随着高功率CO2和高功率的Y AG激光器以及光纤传输技术的完善、金属钼焊接聚束物镜等的研制成功，使其在机械制造、航空航天、汽车工业、粉末冶金、生物医学微电子行业等领域的应用越来越广。目前的研究主要集中于C02激光和YAG激光焊接各种金属材料时的理论，包括激光诱发的等离子体的分光、吸收、散射特性以及激光焊接智能化控制、复合焊接、激光焊接现象及小孔行为、焊接缺陷发生机理与防止方法等，并对镍基耐热合金、铝合金及镁合金的焊接性，焊接现象建模与数值模拟，钢铁材料、铜、铝合金与异种材料的连接，激光接头性能评价等方面做了一定的研究。 一、激光焊接的质量与特点 激光焊接原理：激光焊接是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形成焊接。图1显示在不同的辐射功率密度下熔化过程的演变阶段[2]，激光焊接的机理有两种： 1、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，将光能转化为热能而加热熔化，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。 2、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，凹坑穿人更深，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焊接在—起。 这两种焊接机理根据实际的材料性质和焊接需要来选择，通过调节激光的各焊接工艺参数得到不同的焊接机理。这两种方式最基本的区别在于：前者熔池表面保持封闭，而后者熔池则被激光束穿透成孔。传导焊对系统的扰动较小，因为激光束的辐射没有穿透被焊材料，所以，在传导焊过程中焊缝不易被气体侵入；而深熔焊时，小孔的不断关闭能导致气孔。传导焊和深熔焊方式也可以在同一焊接过程中相互转换，由传导方式向小孔方式的转变取决于施加于工件的峰值激光能量密度和激光脉冲持续时间。激光脉冲能量密度的时间依赖性能够使激光焊接在激光与材料相互作用期间由一种焊接方式向另一种方式转变，即在相互作用过程中焊缝可以先在传导方式下形成，然后再转变为小孔方式。 1、激光焊接的焊缝形状 对于大功率深熔焊由于在焊缝熔池处的熔化金属，由于材料的瞬时汽化而形成深穿型的圆孔空腔，随着激光束与工件的相对运动使小孔周边金属不断熔化、流动、封闭、凝固而形成连续焊缝，其焊缝形状深而窄，即具有较大的熔深熔宽比，在高功率器件焊接时，深宽比可达5：l，最高可达10：1。图2显示四种焊法在316不锈钢及DUCOLW30钢上的焊缝截面形
激光焊接的工作原理及其主要工艺参数 目前常用的焊接工艺有电弧焊、电阻焊、钎焊、电子束焊等。电弧焊是目前应用最广泛的焊接方法，它包括手弧焊、埋弧焊、钨极气体保护电弧焊、等离子弧焊、熔化极气体保护焊等。但上述各种焊接方法都有各自的缺点，比如空间限制，对于精细器件不易操作等，而激光焊接不但不具有上述缺点，而且能进行精确的能量控制，可以实现精密微型器件的焊接。并且它能应用于很多金属，特别是能解决一些难焊金属及异种金属的焊接。 激光指在能量相应与两个能级能量差的光子作用下，诱导高能态的原子向低能态跃迁，并同时发射出相同能量的光子。激光具有方向性好、相干性好、单色性好、光脉冲窄等优点。激光焊接是利用大功率相干单色光子流聚焦而成的激光束为热源进行的焊接，这种焊接通常有连续功率激光焊和脉冲功率激光焊。激光焊接从上世纪60年代激光器诞生不久就开始了研究，从开始的薄小零器件的焊接到目前大功率激光焊接在工业生产中的大量的应用，经历了近半个世纪的发展。由于激光焊接具有能量密度高、变形小、热影响区窄、焊接速度高、易实现自动控制、无后续加工的优点，近年来正成为金属材料加工与制造的重要手段，越来越广泛地应用在汽车、航空航天、造船等领域。虽然与传统的焊接方法相比，激光焊接尚存在设备昂贵、一次性投资大、技术要求高的问题，但激光焊接生产效率高和易实现自动控制的特点使其非常适于大规模生产线。 2. 激光焊接原理 2.1激光产生的基本原理和方法 光与物质的相互作用，实质上是组成物质的微观粒子吸收或辐射光子。微观粒子都具有一套特定的能级，任一时刻粒子只能处在与某一能级相对应的状态，物质与光子相互作用时，粒子从一个能级跃迁到另一个能级，并相应地吸收或辐射光子。光子的能量值为此两能级的能量差△E，频率为ν=△E/h。爱因斯坦认为光和原子的相互作用过程包含原子的自发辐射跃迁、受激辐射跃迁和受激吸收跃迁三种过程。我们考虑原子的两个能级E1和E2，处于两个能级的原子数密度分别为N1和N2。构成黑体物质原子中的辐射场能量密度为ρ，并有E2 -E1=hν。 2.1.自发辐射 处于激发态的原子如果存在可以接纳粒子的较低能级，即使没有外界作用，粒子也有一定的概率自发地从高能级激发态（E2）向低能级基态（E1）跃迁，同时辐射出能量为（E2-E1）的光子，光子频率ν=（E2-E1）/h。这种辐射过程称为自发辐射。自发辐射发出的光，不具有相位、偏振态上的一致，是非相干光。 2.2.受激辐射 除自发辐射外，处于高能级E2上的粒子还可以另一方式跃迁到较低能级。当频率为ν=（E2-E1）/h的光子入射时，也会引发粒子以一定的概率，迅速地从能级E2跃迁到能级E1，同时辐射一个与外来光子频率、相位、偏振态以及传播方向都相同的光子，这个过程称为受激辐射。 2.3.受激吸收 受激辐射的反过程就是受激吸收。处于低能级E1的一个原子，在频率为的辐射场作用下吸收一个能量为hν的光子，并跃迁至高能级E2，这种过程称为受激吸收。自发辐射是不相干的，受激辐射是相干的。 由受激辐射和自发辐射的相干性可知，相干辐射的光子简并度很大。普通光源在红外和可见光波段实际上是非相干光源。如果能够创造这样一种情况：使得腔内某一特定模式的ρ很大，而其他所有模式的都很小，就能够在这一特定模式内形成很高的光子简并度，使相干
影响激光焊接质量的主要因素1.焊接设备 激光焊接设备通常由激光器、导光和聚焦系统组成。 1.1 激光器 用于焊接的激光器主要有脉冲激光器和连续激光器。最重要的性能是输出 功率和光束质量。焊接对激光器的质量要求最主要的是光束模式和输出功 率的稳定性。 1.1.1 光束模式 光束模式阶数越低，光束的聚焦性能越好（即光束质量越好），光斑越小， 相同激光功率下激光功率密度越高，焊接深宽比越大。 图1 光束模式对焊接熔深的影响
图2 功率密度对熔深的影响 1.1.2 输出功率稳定性 激光器的输出功率稳定性越好，焊接一致性就越好。 1.2 导光和聚焦系统 导光和聚焦系统主要由光纤、准直（扩束）镜、反射镜和聚焦镜组成，实现传输光束和聚焦的功能。这些光学零件，在大功率激光作用下，性能可能会劣化使透过率下降，产生热透镜效应（透镜受热膨胀焦距发生变化）。如有表面污染，则会增加传输损耗甚至可能导致光学零件的损坏。所以光学零件的质量，维护和工作状态监测对保证焊接质量至关重要。 2.工件状态 2.1 焊接工件的加工精度、装配精度以及清洁程度 因为激光光斑小，焊缝窄，一般不加填充金属，如装配不严间隙过大，光 束会穿过间隙不能熔化母材，或者引起明显的咬边、凹陷。所以一般板材 对接装配间隙和光斑对缝偏差均不应大于0.1mm，错边不应大于0.2mm。 当然对焊接质量要求更高的工件，其焊接工件的加工精度及装配精度也更 高，尤其是焊接前的人工装配，要保证焊接位置的高低差、装配间隙和加 工件的清洁程度。 2.2 焊接工件的材料均匀性 材料的均匀性是指物质的一种或几种特性具有同组分或相同结构的状态。 材料的均匀性直接影响到材料的有效使用。影响材料均匀性的因素有合金 成分的分布、材料厚度等。合金元素的种类和含量本身就对焊接质量存在 影响，其分布的均匀性直接影响到焊缝的一致性。例如铝合金材料焊接时， 合金元素的分布不均匀，或者内部存在杂质的含量不同，容易出现焊接缺 陷：炸孔、咬边及凹陷。 3.焊接工装夹具 在激光焊接过程中，焊接工装夹具主要是将焊接工件准确定位和可靠夹紧， 便于焊接工件进行装配和焊接，保证焊接结构精度，有效的防止和减轻焊接 热变形。
不锈钢的激光焊接 一、绪论 激光焊以聚焦的激光束作为能源轰击焊件所产生的热量进行焊接的方法。它具有输入热量少、焊接速度高、接头热变形和热影响区小、熔池形状深宽比大、组织细、韧性好等优点。焊接时无机械接触，有利于实现在线质量监控和自动化生产，经济效益显著。 激光焊接的应用领域 1、制造业应用 激光拼焊(TailoredBlandLaserWelding)技术在国外轿车制造中得到广泛的应用，据统计，2000年全球范围内剪裁坯板激光拼焊生产线超过100条，年产轿车构件拼焊坯板7000万件，并继续以较高速度增长。国内生产的引进车型Passat，Buick，Audi等也采用了一些剪裁坯板结构。日本以C O2激光焊代替了闪光对焊进行制钢业轧钢卷材的连接，在超薄板焊接的研究，如板厚100微米以下的箔片，无法熔焊，但通过有特殊输出功率波形的YAG激光焊得以成功，显示了激光焊的广阔前途。日本还在世界上首次成功开发了将YAG激光焊用于核反应堆中蒸气发生器细管的维修等，在国内苏宝蓉等还进行了齿轮的激光焊接技术。 2、粉末冶金领域 随着科学技术的不断发展，许多工业技术上对材料特殊要求，应用冶铸方法制造的材料已不能满足需要。由于粉末冶金材料具有特殊的性能和制造优点，在某些领域如汽车、飞机、工具刃具制造业中正在取代传统的冶铸材料，随着粉末冶金材料的日益发展，它与其它零件的连接问题显得日益突出，使粉末冶金材料的应用受到限制。在八十年代初期，激光焊以其独特的优点进入粉末冶金材料加工领域，为粉末冶金材料的应用开辟了新的前景，如采用粉末冶金材料连接中常用的钎焊的方法焊接金刚石，由于结合强度低，热影响区宽特别是不能适应高温及强度要求高而引起钎料熔化脱落，采用激光焊接可以提高焊接强度以及耐高温性能。 3、汽车工业 20世纪80年代后期，千瓦级激光成功应用于工业生产，而今激光焊接生产线已大规模出现在汽车制造业，成为汽车制造业突出的成就之一。德国奥迪、奔驰、大众、瑞典的沃尔沃等欧洲的汽车制造厂早在20世纪8 0年代就率先采用激光焊接车顶、车身、侧框等钣金焊接，90年代美国通用、福特和克莱斯勒公司竟相将激光焊接引入汽车制造，尽管起步较晚，但发展很快。意大利菲亚特在大多数钢板组件的焊接装配中采用了激光焊接，日本的日产、本田和丰田汽车公司在制造车身覆盖件中都使用了激光焊接和切割工艺，高强钢激光焊接装配件因其性能优良在汽车车身制造中
激光焊接的工作原理及其主要工艺参数摘要：焊接技术主要应用在金属母材热加工上，常用的有电弧焊，电阻焊，钎焊， 电子束焊，激光焊等多种，本文详细介绍了激光焊接的工作原理与工艺参数，还讨论了激光焊接技术在现代工业中的应用，并与其他焊接方法进行对比。研究表明激光焊接技术将逐步得到广泛应用。 关键词：焊接技术；激光焊接；工作原理；工艺参数。 1. 引言 目前常用的焊接工艺有电弧焊、电阻焊、钎焊、电子束焊等。电弧焊是目前应用最广泛的焊接方法，它包括手弧焊、埋弧焊、钨极气体保护电弧焊、等离子弧焊、熔化极气体保护焊等。但上述各种焊接方法都有各自的缺点，比如空间限制，对于精细器件不易操作等，而激光焊接不但不具有上述缺点，而且能进行精确的能量控制，可以实现精密微型器件的焊接。并且它能应用于很多金属，特别是能解决一些难焊金属及异种金属的焊接。 激光指在能量相应与两个能级能量差的光子作用下，诱导高能态的原子向低能态跃迁，并同时发射出相同能量的光子。激光具有方向性好、相干性好、单色性好、光脉冲窄等优点。激光焊接是利用大功率相干单色光子流聚焦而成的激光束为热源进行的焊接，这种焊接通常有连续功率激光焊和脉冲功率激光焊。激光焊接从上世纪60年代激光器诞生不久就开始了研究，从开始的薄小零器件的焊接到目前大功率激光焊接在工业生产中的大量的应用，经历了近半个世纪的发展。由于激光焊接具有能量密度高、变形小、热影响区窄、焊接速度高、易实现自动控制、无后续加工的优点，近年来正成为金属材料加工与制造的重要手段，越来越广泛地应用在汽车、航空航天、造船等领域。虽然与传统的焊接方法相比，激光焊接尚存在设备昂贵、一次性投资大、技术要求高的问题，但激光焊接生产效率高和易实现自动控制的特点使其非常适于大规模生产线。 2. 激光焊接原理 2.1激光产生的基本原理和方法 光与物质的相互作用，实质上是组成物质的微观粒子吸收或辐射光子。微观粒子都具有一套特定的能级，任一时刻粒子只能处在与某一能级相对应的状态，物质与光子相互作用时，粒子从一个能级跃迁到另一个能级，并相应地吸收或辐射光子。光子的能量值为此两能级的能量差△E，频率为ν=△E/h。爱因斯坦认为光和原子的相互作用过程包含原子的自发辐射跃迁、受激辐射跃迁和受激吸收跃迁三种过程。我们考虑原子的两个能级E1和E2，处于两个能级的原子数密度分别为N1和N2。构成黑体物质原子中的辐射场能量密度为ρ，并有E2 -E1=hν。 2.1.自发辐射 处于激发态的原子如果存在可以接纳粒子的较低能级，即使没有外界作用，粒子也有一定的概率自发地从高能级激发态（E2）向低能级基态（E1）跃迁，同时辐射出能量为（E2-E1）的光子，光子频率ν=（E2-E1）/h。这种辐射过程称为自发辐射。自发辐射发出的光，不具有相位、偏振态上的一致，是非相干光。 2.2.受激辐射 除自发辐射外，处于高能级E2上的粒子还可以另一方式跃迁到较低能级。当频率为ν=（E2-E1）/h的光子入射时，也会引发粒子以一定的概率，迅速地从能级E2跃迁到能级E1，同时辐射一个与外来光子频率、相位、偏振态以及传播方向都相同的光子，
激光焊接是激光材料加工技术应用的重要方面之一，又常称为激光焊机、镭射焊机，按其工作方式常可分为激光模具烧焊机（手动焊接机）、自动激光焊接机、激光点焊机、光纤传输激光焊接机，光焊接是利用高能量的激光脉冲对材料进行微小区域的局部加热，激光辐射的能量通过热传导向材料的部扩散，将材料熔化后形成特定熔池以达到焊接的目的。 一、激光焊接的主要特性。 20世纪70年代主要用于焊接薄壁材料和低速焊接，焊接过程属热传导型，即激光辐射加热工件表面，表面热量通过热传导向部扩散，通过控制激光脉冲的宽度、能量、峰值功率和重复频率等参数，使工件熔化，形成特定的熔池。由于其独特的优点，已成功应用于微、小型零件的精密焊接中。 高功率CO2及高功率YAG激光器的出现，开辟了激光焊接的新领域。获得了以小孔效应为理论基础的深熔焊接，在机械、汽车、钢铁等工业领域获得了日益广泛的应用。 与其它焊接技术相比，激光焊接的主要优点是： 1、速度快、深度大、变形小。 2、能在室温或特殊条件下进行焊接，焊接设备装置简单。例如，激光通过电磁场，光束不会偏移；激光在真空、空气及某种气体环境中均能施焊，并能通过玻璃或对光束透明的材料进行焊接。 3、可焊接难熔材料如钛、石英等，并能对异性材料施焊，效果良好。 4、激光聚焦后，功率密度高，在高功率器件焊接时，深宽比可达5：1，最高可达10：1。 5、可进行微型焊接。激光束经聚焦后可获得很小的光斑，且能精确定位，可应用于大批量自动化生产的微、小型工件的组焊中。 6、可焊接难以接近的部位，施行非接触远距离焊接，具有很大的灵活性。尤其是近几年来，在YAG激光加工技术中采用了光纤传输技术，使激光焊接技术获得了更为广泛的推广和应用。 7、激光束易实现光束按时间与空间分光，能进行多光束同时加工及多工位加工，为更精密的焊接提供了条件。 但是，激光焊接也存在着一定的局限性： 1、要求焊件装配精度高，且要求光束在工件上的位置不能有显著偏移。这是因为激光聚焦后光斑尺雨寸小，焊缝窄，为加填充金属材料。若工件装配精度或光束定位精度达不到要求，很容易造成焊接缺憾。 2、激光器及其相关系统的成本较高，一次性投资较大。 二、激光焊接热传导。
激光焊接焊缝检测标准文档编制序号：[KKIDT-LLE0828-LLETD298-POI08]
1 目的 确立本公司激光焊接焊缝控制的标准。 2 范围 本标准适用于本公司喷嘴环激光焊接及其他需要激光焊接件的所有图纸要求符合的焊缝， 除在焊接图上有不同的焊接标准说明，其余（包括氩弧焊）均以本标准为依据执行。 3 职责 质保部负责对本标准的实施及控制。。 4标准内容 焊缝焊接要求：
4.2 4.2.1焊缝质量外观检查规定操作工100﹪目视检查，检验员进行首末检查和过程抽检，目 视怀疑尺寸超差的须送检验员进行复检确认。 4.2.2 焊缝表面缺陷检查：
4.3 4.4 4.4.1裂纹：缺陷多数存在于焊缝及焊缝热影响区域的微小裂缝。此缺陷直接影响产品 的机 械性能 4.4.2气孔：缺陷存在于焊缝内部及表面的孔洞。此缺陷影响焊接强度。
4.4.3咬边：缺陷存在于焊缝与母材的交界熔合线部位，正常焊缝该处应为圆滑过渡。 此缺 陷影响焊接强度 4.4.4凹陷：在一段成型均匀的焊缝中，有一段焊缝低于正常的焊缝高度形成的塌 陷，此缺 陷影响焊接强度，而且外表不美观。 4.4.5烧穿：在焊接部位母材熔化后，没有形成焊缝而将母材烧穿，此缺陷是一种严 重的不 合格缺陷。 4.4.6焊瘤：在一段成型均匀的焊缝中，有局部焊缝，高于正常的焊缝高度形成的突 起，此 缺陷影响外观。 4.4.7断弧：在一段成型均匀的焊缝中，有一段或一点焊缝没有或者此处焊缝细小。 此缺陷 影响机械性能。 4.4.8夹渣：缺陷存在于焊缝内部及表面，它是一种非正常熔化金属的杂物熔夹在焊 缝中。 4.4.9偏焊：焊脚两侧有一侧高度低于要求的焊脚高，此缺陷影响焊接强度和美观。 4.4.10弧坑：缺陷存在于焊缝结束收弧部分，它是由于母材熔化过多或没有足够的金 属填 充而形成的凹坑。
激光焊接原理与主要工艺参数 作者:opticsky 日期:2006-12-01 字体大小: 小中大 1．激光焊接原理 激光焊接可以采用连续或脉冲激光束加以实现，激光焊接的原理可分为热传导型焊接和激光深熔 焊接。功率密度小于104~105 W/cm2为热传导焊，此时熔深浅、焊接速度慢；功率密度大于 105~107 W/cm2时，金属表面受热作用下凹成“孔穴”，形成深熔焊，具有焊接速度快、深宽比大的特点。 其中热传导型激光焊接原理为：激光辐射加热待加工表面，表面热量通过热传导向内部扩散，通过 控制激光脉冲的宽度、能量、峰功率和重复频率等激光参数，使工件熔化，形成特定的熔池。 用于齿轮焊接和冶金薄板焊接用的激光焊接机主要涉及激光深熔焊接。下面重点介绍激光深熔焊接 的原理。 激光深熔焊接一般采用连续激光光束完成材料的连接，其冶金物理过程与电子束焊接极为相似，即 能量转换机制是通过“小孔”（Key-hole）结构来完成的。在足够高的功率密度激光照射下，材料产生蒸发并形成小孔。这个充满蒸气的小孔犹如一个黑体，几乎吸收全部的入射光束能量，孔腔内平 衡温度达2500 0C左右，热量从这个高温孔腔外壁传递出来，使包围着这个孔腔四周的金属熔 化。小孔内充满在光束照射下壁体材料连续蒸发产生的高温蒸汽，小孔四壁包围着熔融金属，液态 金属四周包围着固体材料（而在大多数常规焊接过程和激光传导焊接中，能量首先沉积于工件表 面，然后靠传递输送到内部）。孔壁外液体流动和壁层表面张力与孔腔内连续产生的蒸汽压力相持 并保持着动态平衡。光束不断进入小孔，小孔外的材料在连续流动，随着光束移动，小孔始终处于 流动的稳定状态。就是说，小孔和围着孔壁的熔融金属随着前导光束前进速度向前移动，熔融金属 充填着小孔移开后留下的空隙并随之冷凝，焊缝于是形成。上述过程的所有这一切发生得如此快， 使焊接速度很容易达到每分钟数米。 2. 激光深熔焊接的主要工艺参数 1激光功率。激光焊接中存在一个激光能量密度阈值，低于此值，熔深很浅，一旦达到或超过此 值，熔深会大幅度提高。只有当工件上的激光功率密度超过阈值（与材料有关），等离子体才会产生，这标志着稳定深熔焊的进行。如果激光功率低于此阈值，工件仅发生表面熔化，也即焊接以稳 定热传导型进行。而当激光功率密度处于小孔形成的临界条件附近时，深熔焊和传导焊交替进行，
第一类属低合金型，代表牌号UNS S32304（23Cr-4Ni-0.1N），钢中不含钼，PREN值为24-25，在耐应力腐蚀面可代替AISI304或316使用。 第二类属中合金型，代表牌号是UNS S31803（22Cr-5Ni-3Mo-0.15N）,PREN值为32-33，其耐蚀性能介于AISI 316L和6%Mo+N奥氏体不锈钢之间。 第三类属高合金型，一般含25%Cr，还含有钼和氮，有的还含有铜和钨，标准牌号UNSS32550（25Cr-6Ni-3Mo-2Cu-0.2N），PREN值为38-39，这类钢的耐蚀性能高于22%Cr的双相不锈钢。 第四类属超级双相不锈钢型，含高钼和氮，标准牌号UNS S32750（25Cr-7Ni-3.7Mo-0.3N）,有的也含钨和铜,PREN值大于40,可适用于苛刻的介质条件,具有良好的耐蚀与力学综合性能，可与超级奥氏体不锈钢相媲美。国外主要双相不锈钢牌号的近似对照见表2。 表1 双相不锈钢（DSS）代表牌号的主要化学成分和蚀抗力当量值 Representative Duplex Stainless Steel Types,Main Chemical Analysis and Pitting Resistance Equivalent Number - . -考试文档-
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表2 各国主要双相不锈钢牌号的近似对照 Comparison of Main Duplex Stainless Steels Of Different Countries - . -考试文档-
SAF2507超级双相不锈钢焊接接头组织及性能研究SAF2507超级双相不锈钢是力学性能和耐腐蚀性能最为优良的双相不锈钢 种之一,广泛运用于船舶海洋、桥梁管道、压力容器等场所。SAF2507超级双相不锈钢拥有高性能的同时,拥有良好的焊接性能,钨极氩弧焊、搅拌摩擦焊、激光焊、等离子弧焊等焊接方式均可运用于焊接SAF2507超级双相不锈钢。 但SAF2507含有的高含量合金元素,也会使其在焊接接头容易析出金属间化合物,两相比例失衡,从而导致焊接结构力学及腐蚀性能的降低,尤其是激光焊接等高能量密度能源的焊接中更为严重,这在一定程度上阻碍SAF2507超级双相不锈钢在工程上的应用,也阻碍激光焊接等高效率焊接工艺在该合金中的应用。因此,本文采用钨极氩弧焊、激光自熔焊以及激光-MIG复合焊三种焊接方式焊接SAF2507超级双相不锈钢,通过焊后热处理的方法改善焊接接头失衡的双相比例,消除接头中的金属间化合物,对比分析三种焊接接头的组织演变对力学及腐蚀性能的影响。 研究结果表明,激光自熔焊接的焊缝成形最佳,但其由于过快的焊接冷却速度,焊缝区域双相组织失衡严重,铁素体组织含量高达69.3%;钨极氩弧焊的焊缝成形最差,但得益于较慢的焊接速度以及较大的焊缝散热面积,焊接冷却速度慢,铁素体大量转变为奥氏体组织,双相组织最为均衡,比例接近于1:1;激光-MIG复合焊接头分上下部分,上部分受到填丝和激光的共同影响,焊丝的加入使得焊缝冷却速度变慢,同时焊丝中奥氏体化元素Ni的含量比母材更高,更多的奥氏体组织析出,下部分只受到激光的影响,冷却速度较快,组织与激光自熔焊类似。三种焊接方式在接头热影响区都出现了金属间化合物Cr2N,其会影响接头的综合性能,通过焊后固溶处理的方式消除Cr2N组织,同时调节
一、激光基本原理 1、 LASER 是什么意思 Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation(通过诱导放出实现光能增幅的英语开头字母 2、激光产生的原理 激光――“受激辐射放大”是通过强光照射激光发生介质,使介质内部原子的电子获得能量,受激而使电子运动轨道发生迁移,由低能态变为高能态。处于激发态的原子,受外界辐射感应,使处于激发态的原子跃迁到低能态,同时发出一束光;这束光在频率、相位、传播方向、偏振等方面和入射光完全一致,此时的光为受激辐射光。 为了得到高能量密度、高指向性的激光,必须要有封闭光线的谐振腔,使观光束在置于激光发生介质两侧的反射镜之间往复振荡,进而提高光强,同时提高光的方向性。含有钕 (ND的 YAG 结晶体发生的激光是一种人眼看不见的波长为 1.064um 的近红外光。这种光束在微弱的受激发情况下,也能实现连续发振。 YAG 晶体是宝石钇铝石榴石的简称,具有优异的光学特性,是最佳的激光发振用结晶体。 3、激光的主要特长 a 、单色性――激光不是已许多不同的光混一合而成的,它是最纯的单色光 (波长、频率 b 、方向性――激光传播时基本不向外扩散。 c 、相干性――激光的位相 (波峰和波谷很有规律,相干性好。 d 、高输出功率――用透镜聚焦激光后,所得到的能量密度是太阳光的几百倍。 二、 YAG 激光焊接
激光焊接是利用激光束优异的方向性和高功么密度等特点进行工作。通过光学系统将激光束聚焦在很小的区域内,在极短的时间内使被焊处形成一个能量高度集中的热源区,从而使被焊物熔化并形成牢固的焊点和焊缝。 常用的激光焊接方式有两种:脉冲激光焊和连续激光焊。前者主要用于单点固定连续和薄件材料的焊接。后者主要用于大厚件的焊接和切割。 l 、激光焊接加工方法的特征 A 、非接触加工,不需对工件加压和进行表面处理。 B 、焊点小、能量密度高、适合于高速加工。 C 、短时间焊接,既对外界无热影响,又对材料本身的热变形及热影响区小,尤其适合加工高熔点、高硬度、 特种材料。 D 、不需要填充金属、不需要真空环境 (可在空气中直接进行、不会像电子束那样在空气中产生 X 射线的危险。 E 、与接触焊工艺相比 . 无电极、工具等的磨损消耗。 F 、无加工噪音,对环境无污染。 G 、微小工件也可加工。此外,还可通过透明材料的壁进行焊接。 H 、可通过光纤实现远距离、普通方法难以达到的部位、多路同时或分时焊接。 I 、很容易改变激光输出焦距及焊点位置。 J 、很容易搭载到自动机、机器人装置上。
Material Sciences 材料科学, 2017, 7(8), 681-689 Published Online November 2017 in Hans. https://www.doczj.com/doc/fc8383053.html,/journal/ms https://https://www.doczj.com/doc/fc8383053.html,/10.12677/ms.2017.78090 Study on Appearance of Weld during Deep-Penetration Laser Welding of 304 Stainless Steel Shichun Li1,2, Shenghui Liao3*, Genyu Chen4 1Intelligent Manufacturing Institute of HNUST, Hunan University of Science and Technology, Xiangtan Hunan 2Hunan Provincial Key Laboratory of High Efficiency and Precision Machining of Difficult-to-Cut Material, Hunan University of Science and Technology, Xiangtan Hunan 3Xiamen King Long United Automotive Industry Co. Ltd., Xiamen Fujian 4Laser Research Institute, College of Mechanical and Vehicle Engineering, Hunan University, Changsha Hunan Received: Oct. 28th, 2017; accepted: Nov. 11th, 2017; published: Nov. 21st, 2017 Abstract For the reasons that bad weld shapes were easy to form during high-power deep-penetration laser welding, and the “nail-head” weld shape could generated easily, this paper carried out the expe-riments to study the effects of weld speed, defocused distance and jet orifice diameter of shielding gas on the weld seam geometry. The effects of surface-active sulfur powder on weld formation were studied. It was found that when the welding speed increased or the defocused distance changed from negative to positive, the depth-to-width ratio and the angle θincreased first and then decreased. When the welding speed was 25 mm/s and the defocused distance was ?3 mm, the depth-to-width ratio and the angle θ were the biggest and the “nail-head” characteristic of weld shape was most non-obvious. During laser welding with argon shielding gas which was set prepo-sition and with 45 degree angle, the relative big jet orifice diameter should be chosen, then the relative big depth-to-width ratio and angle θcould be obtained and the “nail-head” weld shape could be better controlled. The addition of surface-active sulfur powder during laser welding could control the molten pool behavior, reduce the weld width and increase the weld depth, and then the “nail-head” weld shape could be suppressed. Therefore, optimizing welding parameters and adding active powder were two valid means to control “nail-head” weld shape, which could be used during actual production. Keywords Deep-Penetration Laser Welding, “Nail-Head” Shape Weld, Parameter Optimization, Active-Welding *通讯作者。