激光焊接成形实验报告
一、实验目的
（1）了解激光焊接热导焊和深熔焊两种焊接模式的原理，特别要掌握激光深熔焊的原理。
（2）了解激光焊接工艺参数对焊接成形的影响规律，利用实验方法获得焦点位置，激光功率和焊接速度对激光焊接焊缝成形的硬性规律。 （3）测定焦点位置对激光焊接熔化效率的影响曲线。
二、实验内容
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（1）学习并掌握激光熔焊的原理，主要包括小孔的形成，等离子体的产生和对焊接过程的影响，以及激光深熔焊焊缝成形特征。 （2）利用光纤激光器焊接低碳钢样品，焊接后制备焊接横断面的金相试样，用光学显微镜
观察并记录不同焊接工艺条件下焊缝成形的特点，测试焊缝容身和焊缝宽度随焦点位置、激光功率和焊接速度的变化规律。
（3）测量焊缝断面面积，得到焦点位置对激光焊接熔化效率的影响。
三、实验原理
激光焊接是一种利用高能量密度的激光束进行材料连接成形的方法。激光束经聚焦后可达到极高的功率密度，比常规热源的功率密度至少要高出两个数量级，因此激光可以熔化甚至汽化任何材料，可进行局部区域的微细焊接；焊接过程输入的线能量小，因此热影响区和热变形均很小；焊接速度高，可大大提高生产效率；光束易于传输，容易实现焊接自动化。
激光焊接系统一般由激光器、光路传输和聚焦系统、工作台组成。常用的大功率激光器主要有两类，一种是以CO2气体作为工作物质的激光器，称CO2激光器，可以输出10.6μm波长的连续或脉冲激光；另一种是以掺钕钇铝石榴石晶体为工作物质的固体激光器，简称Nd: YAG或YAG激光器，可以输出1.06μm波长的连续或脉冲激光。
磁动车
激光焊接可以两种模式进行，一种是基于小孔效应的激光深熔焊，另外是基于热传导方式的激光热导焊。激光深熔焊的原理如下：当功率密度高于5×105W/cm2的激光束照射在金属材料表面时，材料产生蒸发并形成小孔。深熔焊过程产生的金属蒸汽和保护气体，在激光作用下发生电离，从而在小孔内部和上方形成等离子体，这个充满金属蒸汽和等离子体的小孔就像一个黑体，入射激光进入小孔后经小孔壁的多次反射吸收后可达到90%以上的激光能量被小孔吸收，小孔周围的金属就是被小孔臂传递的能量所熔化。随着光束的移动，小孔前壁的液态金属材料被连续蒸发，小孔就以一种动态平衡的状态向前移动，包围小孔的熔融金属沿小孔周围向后流动，随后冷却并凝固形成焊缝。激光热导焊则是在功率密度低于5×105W/cm2下，基于热传导的焊接方法。由于通常情况下金属对激光的反射率较高，因此这种焊接方法获得的焊缝熔深很小。
在激光焊接中，激光功率、焊接速度和焦点位置是影响焊缝成形的主要参数，另外保护气体种类和流量也对焊缝成形产生重要影响。焦点位置是指光束焦点距工件表面的相对距离，定义焦点在工件表面以下为正（称入焦），反之为负（称离焦）。
焊缝成形参数主要包括熔深和焊缝宽度，激光焊接时，在同样的激光功率和焊接速度下，
不同的焦点位置会影响聚焦光斑大小，从而影响作用在工件表面的激光功率密度，其结果会形成不同深度的小孔甚至不能形成小孔效应，产生不同熔深的焊缝。激光功率和焊接速度直接影响了输入的线能量，会导致焊缝成形的变化。
四、实验步骤
全体同学自行分为三组，分别通过改变焦点位置、激光功率和焊接速度研究各参数对焊缝成形的影响。具体实验步骤如下：
（1）准备低碳钢试样100mm×60mm×3mm若干块，表面用砂纸打磨去锈，并用丙酮清洗干净。在每块试样上划出焊接位置。
（2）焊前调节Ar气流量，轴向气体400L/h。
（3）将工件装卡好，启动数控机床并调整焊接喷嘴位置，完成机床编程。
（4）严格按照操作规程启动激光器。
（5）各组分别通过改变焦点位置、激光功率和焊接速度，进行激光焊接，得到不同的焊缝，
每组分别改变参数5次，保证焊接过程从热导焊变化到深熔焊，总共15条焊缝。焊接过程中仔细观察不同状态下的焊接特点及等离子体的声光特征。
（6）焊后将试样取出，记录实验时间和所用激光器机时，关闭激光器和数控机床，并清扫工作台。
（7）将试样沿横断面剖开，并制备金相试样，利用显微镜测量焊缝宽度和深度。
（8）课后完成实验报告并回答思考题。
五、实验数据及分析（光纤激光实验）
（1）功率对于焊缝成形的影响
V=1.5m/min f=0
P | 1 | 2 | 电子束焊接 3 | 野葛根提取物4 | 5 | 6 | 7 | 8 |
功率/W | 300 | 400 | 抽滤装置500 | 600 | 700 萝卜切条机 | 800 | 900 | 1000 |
熔宽/mm | 0.7 | 0.9 | 0.9 | 1.2 | 1.2 | 1.3 | 1.2 | 1.2 |
熔深/mm | 0.7 | 1.1 | 1.4 | 1.9 | 1.8 | 2.3 | 2.5 | 2.5 |
| | | | | | | | |
（2)速度对于焊缝成形的影响
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