激光焊接基础知识
米亚奇公司
Nd（钕）:YAG激光器激光焊接指南
米亚奇公司2003年版
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目录
1.激光基础
1.1 介绍
1.2 激光产生的原理
1.3 Nd:YAG激光的介质
1.4 泵浦源
1.5 谐振器
1.6 激光安全
2.激光焊接基本原理
2.1脉冲激光焊接
2.1.1实时功率反馈
2.1.2输出功率斜波
2.1.3脉冲的成形
2.1.4时间的分配
2.1.5能量分配
2.1.6光束的传输
2.1.7聚焦头
2.2激光是怎么实现焊接的
2.3主要焊接参数
2.3.1接缝设计与配合
2.3.2部分聚焦
2.3.3材料的选择和其表面镀层
2.4激光的参数
2.4.1名词术语
2.4.2光学系统
2.4.3聚焦镜片
2.4.4峰值功率和脉冲宽度
2.4.5接缝的焊接
2.4.6保护气体
2.5焊接举例
1.激光基础
1.1介绍
“激光”一词是Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation（受激辐射而放大的光）的缩写，激光器的要素有：
Nd:YAG激光器有两种类型，连续波的和脉冲波的，正如它们的名字所指，连续激光的波形要么是开，要么是关，但脉冲激光只用部分脉冲完成焊接。脉冲激光利用峰值功率进行焊接，反之连续激光使用的是平均功率，这使得脉冲激光只用很小的能量就能实现焊接，并形成了更小的热影响区，脉冲激光焊提供了无与伦比的点焊性能和极低的焊接热输入，米亚奇的就是脉冲激光焊机。
1.2激光产生的原理
激光本质上是分三步产生的，发生几乎是瞬间的。
1.泵浦源给介质提供能量，将介质内部原子激活，使得带电原子暂时被激发到
高能级，处在此活跃级的带电原子是不稳定的，于是跃迁到低能级，在这个过程中，从泵浦源吸收能量的电子释放多余的能量并辐射出一个光子，这个过程叫做自发辐射，通过这种方式产生的光子是激光的种子。
2.光子自发传播并最终撞击到别的处于高能级的电子，由于光速极快，处在激
发态的原子的密度很大，所以这个过程是极其短暂的，入射光子将电子从高能级激发到低能级并产生另一个光子，这两个光子是相干的，这意味着它们相位相同，波长相同，传播方向相同，这个过程叫做受激辐射。
3.光子传播方向是不定的，然而一些沿着介质传播的光子撞击共振器的反射镜，
又通过介质反射回来，共振反射镜决定了受激辐射的优先扩大方向，为了使
这个扩大发生，那处在活跃态能级的原子数量必须远大于处在低能级原子的数量，这种大量处在活跃能级的“粒子数反转“是产生激光的必需条件。
图B: 激光产生的三个阶段的简化图示，包括：（1）自发辐射（2）受激辐射（3）放大
1.3 Nd:YAG 激光介质
Nd ：YAG 激光焊接者所用的激光棒是一种合成的钇铝石榴石晶体，主体材料是含有一小部分钕的YAG 材料，一种活性元素，在钇离子中加入钕离子叫做掺杂，通常的掺杂比例约为1，1.5%，选择最佳的激光效果和防止过度应变的晶体为掺杂时机，因为Nd3+离子体积大于Y3 +离子，YAG 晶体是激光材料Nd3+的理想主体材料，硬度高，稳定，光性均匀的，并具有良好的导热性，允许激光在高平均功率水平工作，钕是一种很好的激光材料，因为它能产生比任何其他掺杂元素都要高的功率，激光棒的功率和光学性能决定了它的尺寸，由于晶体质量和热管理，激光棒的最大尺寸限制在了长度200mm 和直径15mm 。
1.4 泵浦源
使活跃的介质产生激光，需要输入外部能量或泵浦源，泵浦源的选择取决于激光介质的类型和激光的类型，Nd ：YAG 晶体是一种固态激光器，即介质是固态
活跃态
谐振器
电子
泵浦能量
激光光子
基态 活跃态 基态 两个激光光子
电子 泵浦能量
晶体，并用光的能量作为泵浦源，光能是由脉冲激光焊机闪光灯提供的。
1.5 谐振器
谐振腔的设计对激光束的发射质量和空间功率分布有着重要的影响，最常用的谐振器设计成由两个球形或平面反射镜面对面，光束的传播特性是由反射镜的曲率和它们之间的距离决定的，光镜的曲率和间距的优化需要复杂的分析，这是因为激光棒中产生激光的过程中的热效应将其更加复杂化了，当激光吸收泵浦能量时，激光棒就被加热。如果泵浦能量的频率超过晶体的热弛豫时间，晶体的温度就会升高，这导致在激光棒晶体温度梯度引起的热透镜效应，使晶体作为透镜的衍射的激光功率的降低，这个过程在晶体激光棒中引起温差，并通过晶体棒像透镜一样衍射激光而导致热透镜效应。
脉冲激光焊接的泵浦腔给闪光灯和激光棒提供房间，它一般设计成内壁镀金的椭圆形状，用来反射从闪光灯传播到晶体棒的所有的光，流动的水浸没整个泵浦腔来冷却闪光灯和激光棒。
图C: Nd:YAG 脉冲激光焊的主要组成是一个用闪光灯的光学泵浦
1.6 激光安全
在美国，美国食品药物管理局CDRH 对激光安全问题负有管理权，此外，美国的激光研究所提供了激光安全的指导方针和实践，除了与操作任何设备相关联的名义危害外，用Nd YAG 激光相关的主要风险是涉及与激光物质直接或间接的眼睛接触，由于人眼实际上将激光束直接聚焦到视网膜上，激光操作员和在激光
闪光灯
激光棒
泵浦腔
镜子
附近的其他所有人，必须长时间工作在众所周知的一级眼安全环境，激光有四个级别，从四级到一级，一级是最安全的，一级眼安全环境要么通过带上任何合适的安全护目镜，要么所有激光物质包含在一级密封的机箱或工作站内，CDRH 提供激光制造商和用户具体规则、标准和每种类型的激光和能量级的暴露限值。 2 激光焊接基本原理
Nd:YAG 脉冲激光焊接系统包含几个要素：1.激光，2.光束传输3.聚焦头4.激光焊接系统5.关键焊接参数。
2.1脉冲激光焊
焊接用的激光是由Nd:YAG 激光器闪光灯泵浦产生的脉冲激光，Nd:YAG 晶体是最有效和最强大的材料，可用于解决晶体棒内产生的功率热量，与二极管泵浦和Q 开关产生的激光相比，脉冲激光焊要的是闪光灯，二极管不适合产生脉冲，
光纤/反光镜
聚焦头
运动
过程
焊接系统 透镜
光束传输
激光焊接系统要素
激光
Q 开关不能提供给焊接用的高效能量。
图D:一个脉冲Nd ：YAG 激光焊机的布局所展示的谐振腔和光学光束传输组件，注意实时功
率反馈，以及时间或能量分配的能力
2.1.1实时功率反馈
也许Nd:YAG 脉冲激光焊机需要设计成能提供一系列特殊的特性，用来优化焊接工艺，为更多苛刻的应用增加可靠性和可重复性，实时功率反馈，通过对源电流的脉冲宽度调制，在闪光灯整个生命周期中，确保卓越的脉冲稳定性，自动提供相同的预置焊接参数。
2.1.2功率斜波
在缝焊应用中，功率斜波的特征是消除使用旧的激光设计原本发生的末端脉冲的破裂，功率斜波允许焊接程序逐渐增加焊接开始和结束时的激光能量，它还提供了一个更具美观性焊缝。
输出透镜
穿透镜
输出调节器 灯泵浦能量供给逆变器
反馈 照射器
输出波监视器
输出波形设置 监视显示
图E:缝焊中的渐变特性，防止末端脉冲破裂，保证生成平滑的焊缝
2.1.3脉冲成形
大多数焊接情况下使用的是如下图所示的方波焊接脉冲，但在少数应用中使用脉冲成形能增强焊接性，脉冲波形有很多种，但最常用的是两个基本波形，第一个用来克服像铜和铝这样的高反光性材料，第二个是用来尽量减少焊接过程中容易出现开裂的的那部分材料的热循环。
2.1.4时间分配
时间分配特征允许一束激光被分成两束或两束以上传输到焊缝，用来有序分隔工作区域或者工作环境。由于时间的分配，一束激光可以提供用于各种焊接参数的多样的工作环境，这极大减小了激光的成本。
峰值功率
方波脉冲 退火脉冲
脉冲成形项目
细高脉冲
2.1.5 功率分配
功率分配特征允许一束激光被分配，同时传输到两个或更多焊缝，因此大大增加了每束激光脉冲的焊接数量，每束光束都适当地平衡，这样每个焊缝的熔核都具有相同的形状，面积和深度。
2.1.6光束传输
通常使用大约5m 长的柔性光缆将光束传输到焊接区，柔性光缆的使用，大大有利于集成到总控激光焊接系统，工厂自动化设备和机器人。使用位于激光腔中的光学系统将激光束发射到光纤中，光纤有两种类型，阶梯指数或者渐变指数，纤维也可有不同的核心直径，从100至1000微米，进一步详情请参阅3.4.2节。
2.1.7聚焦头
光学线缆将激光能量传输到聚焦头，聚焦头由光学器件组成，它聚焦光纤发出的激光并发射到被焊接的材料上。较长的焦距透镜产生较大的光斑直径，而较短的焦距透镜产生较小的焊点。（更多细节见3.4.3聚焦光学）。
2.2激光焊接过程
激光焊接是一种非接触的过程，需要从焊接部件的一侧进入焊接区，强烈激光以毫秒为单位快速加热一般材料，形成焊缝，激光的灵活性提供了三种类型的焊接：传导模式，传导/渗透模式，穿透或小孔模式。
图F ：根据激光脉冲的功率密度和脉冲宽度产生的三种类型的焊接 ? 传导型焊接是在低能量密度形成一个浅而宽的焊核，
?传导/穿透模式发生在中等能量密度的情况下，比传导模式显示更大的穿透比， ?穿透或小孔模式的焊缝具有深而窄的特征，这种模式下，激光在气化了的材料里形成了一个像钥匙孔一样的细洞，它延伸到材料，并为激光提供导管，高效地在材料内部传输，这种直接输送到材料的能量不依赖于传导，以达到渗透，并因此将热量集中到材料，并减少热影响区。
传导
穿透/传导
2.3 关键焊接参数
关键焊接参数可分为两部分，与零件本身有关的参数和激光的参数
2.3.1 联合设计与拟合
由于激光焊接是一种非接触式的过程，可焊接广泛形状的接头，此外，激光能够焊接到很局限的区域，主要的接头设计如图G所示。在任何的理想焊接接头中，更薄的材料是顶片。
对接搭接角接
图G:最常见的焊接接头，其他大多形状都有它们演变而来
可靠的激光焊接最重要的要求是焊接接头的紧密配合，激光点焊或缝焊通常是一个自发过程，这意味着在焊接过程中不添加填充材料，因此，如果焊接表面太远，没有足够的焊接材料来弥补缺口，焊缝将会产生咬边，为了得到最好的结果，接头间隙应该是零或紧密结合，但这不切合实际，有点间隙是允许的，根据经验，此间隙切不能大于材料最薄处或焊接渗透深度的10%，哪个都是越小越好，必须强调的是，间隙的公差要具体，并且要充分检查并用实验测量的方法量化。
2.3.2 部分对齐
激光焊接用的聚焦光斑直径通常为100到1000微米，更好的焊接应用可能要求更小的光斑直径（25-50微米），比如医疗导管或者微型电子设备，激光焊接的接缝必须足够精确，这样聚焦光斑才不会偏离接头，这种错位的公差是有一定直径的聚焦光束的一个功能，并在一个较小程度上设计接头，垂直公差却不太重要，但也扮演着尽可能聚焦光束的角色。
水平对齐
垂直对齐
图H:名义上的激光与工件部分对齐公差，横向公差是至关重要的，垂直方向上的公差对于焊
接过程要求很宽
垂直公差涉及到确保在接头处的聚焦光斑有足够的能量密度形成焊缝，这个公差叫做聚焦深度，他一般是镜头焦距的0.5%长。因此，当一个100毫米的瞄准仪和一个100毫米的焦距镜头的组合使用，聚焦深度约0.5mm。
2.3.3 材料的选择和镀层
激光可以焊接各种钢、镍合金、钛、铝合金甚至是铜，然而，有材料更适合于激光焊接，一些材料很难或者不可能用激光焊接，与任何其他焊接技术一样，某些类型的材料是难以焊接，除非他们符合一定的材料特性。激光焊接的材料的特性有:a)材料的反射性，b) 高热循环的影响，c)不稳定合金元素的蒸发，
最普遍的焊接材料是钢铁，通常的挑选规则是保持碳含量低于0.12%，对于不锈钢，保证Cr/Ni比例大于1.7，不锈钢合金ANSI 303和许多400系列合金以及高碳钢应该避免过高的碳，磷，硫含量，通常，镍合金和钛是非常易于焊接的，铝合金和铜是比较特殊的例子。
电镀材料和镀金方式也会在焊接过程中产生意义重大的效果，举个例子，由于在化学镀镍过程中包含磷和其他杂质，导致金属增加了焊接问题，建议的镀镍方法是电镀。镀层厚度和类型也是需要考虑的，例如金属的镀层厚度大于50英寸时，会导致焊缝开裂。
2.4 焊接参数
由每个脉冲创建的焊缝是由该脉冲的峰值功率密度和其持续时间确定的，每秒的脉冲个数，脉冲重叠和焊接速度，也决定了一个焊缝的成形。峰值功率密度控制着焊缝的融深，也决定了光纤类型和熔核直径，光学聚焦器和激光峰值功率输出。
脉冲宽度控制着输入热量，焊缝宽度和热循环，脉冲重复率或脉冲频率也控制着输入热量和热循环。
2.4.1 专业术语
峰值功率
这是一个可以选择激光的直接参数，它控制着每个脉冲的最高功率，峰值功率的单位是瓦。
脉冲宽度
脉冲宽度在激光脉冲表示的是持续时间，单位是毫秒。
脉冲能量
脉冲能量包含了一个脉冲的能量，是峰值功率和脉冲宽度的乘积，E = P p x t,单位是焦。
脉冲频率
脉冲频率相当于闪光灯一秒钟产生的脉冲个数，一般用Hz 或pps 表示。 平均功率
这个参数一般适用于不止一个脉冲焊接时的情况，它表示一个脉冲周期的平均功率，它是脉冲能量和脉冲频率的乘积，P ave = E x Hz ，单位是瓦。
峰值功率密度
峰值功率密度是某一部分功率的集合，由除了聚焦光斑区域的峰值功率决定，斑点尺寸由光纤直径和聚焦头的放大率的乘积确定，单位是W/cm 2
图I:脉冲激光焊重要参数图示，包括峰值功率，平均功率，脉冲宽度，脉冲能量以及脉冲频
率 脉冲频率=1/脉冲周期
脉冲周期
平均功率 峰值功率
脉冲能量
脉冲宽度
2.4.2 光缆
激光通过光缆传输到焊接区域，这跟线缆被设计成中心部分承载激光，一个像镜子一样的多层部件使得激光能够进行传输，外面包了一个金属外套，防止激光泄露。中心区域的尺寸可根据光斑直径和激光输入功率的要求做成不同的直径。在聚焦光斑尺寸方面，核心直径直接影响最终聚焦光斑的大小和峰值功率密度。
图J: 光纤端面的发光硅芯传播光束，周围用硅包裹，用钢套连接。光被不同折射率的核心和包层材料限制在中央核心，这样激光发生全反射。激光被光学聚焦器件发射到光纤中，
然后被聚焦头聚集到焊接区域。 例如一个300微米的内芯的聚焦光斑的尺寸是600微米的内芯的一半，因此能量密度是后者的四倍，但是600微米的内芯相比300微米的，没有功率限制。内芯的选择取决于实际使用情况。光纤除了内芯直径还有两种类型：台阶指数光纤（SI ）和梯度折射率光纤。
两者的不同之处在于：台阶指数光纤趋向于均匀光束结构，而渐变折射率光纤通过光纤长度保持光纤结构的形状。这两种光纤供了在融深方面不同的焊接特性，即焊接宽度范围和焊接稳定性。根据实际应用选择这两种光纤。
2.4.3 光学聚焦器件
聚焦头有效地将光纤的端部投影到工作面，光学镜片将光束传输到聚焦头，光束第一次在聚焦头里被聚焦，然后聚集成一个斑点。图像可以由准直系统和聚焦透镜放大或缩小。
光学聚焦器可根据实际应用或者当一个大尺寸内芯光纤必须用于处理更高的功率而需要一个小尺寸的光斑时来微调光斑的大小，末端焦距透镜的焦距的选择也决定了聚焦头和工件之间的距离。
入射激光 光缆
末端斑点尺寸=光纤内芯直径╳准直器的焦点长度/聚焦透镜的焦点长度
图K: 聚焦头通常安装在一个摄像机的轴上，使得激光束在焊接的前中后期都沿着直线路径照射到焊接区域，摄像机极大地帮助操作者获得最佳的焊接定位，使激光束到最合适的位置，
也根据末端光斑尺寸给出了光纤光缆直径和聚焦头透镜之间的的关系
2.4.4 峰值功率和脉冲宽度
峰值功率，用瓦特表示，直接影响峰值功率密度，峰值功率密度用W/CM2表示。峰值功率密度控制着焊接渗透率，脉冲宽度通常用毫秒表示，控制着输入热量。
焊缝横截面形状
图L ：增加脉冲宽度和峰值功率时对焊缝横截面的影响
增加脉冲宽度增加焊缝尺寸和热影响区通过增加热传导时间。最适宜的峰值功率定义为：抛开材料本身，在给定功率的情况下能够形成最深熔深的峰值功率。用高的峰值功率焊接呈现出窄而深的焊缝并在焊缝金属里形成高的热循环。增加脉冲宽度，将减小热循环并缩小熔深变化，引进高传导性的焊接机械可增加脉冲宽度。
2.4.5 缝焊
末端聚焦 聚焦镜片 轴向器 准直透镜 光缆
脉冲宽度增加→ 峰值功率增加→ 焊缝横截面形状
与缝焊有关的另外的参数是脉冲频率，用赫兹表示，以及焊接速度。焊点重复率，即与焊接速度，脉冲频率，聚焦光斑直径三个量有关系的值，常被用于确定最佳工作用激光和确定总的焊接循环时间的方程式中。
图M ：表示了焊点重复率与焊接速度，脉冲频率，聚焦光斑直径的关系
当缝焊在脉冲渗透参数，焊接速度和脉冲频率之间达到平衡时，大多数情况下这时工作在最初选择的熔深脉冲参数，有效熔深和焊点重复率，然后决定焊接速度。
焊接速度=光斑直径*（1-光斑重复率/100图N ：简明扼要的表示了各种重复率下重复率与有效熔深的比值 例如焊点直径是0.005，重复率是50%脉冲频率是10Hz,则焊接速度=0.005×（1-0.5）×10=0.025“/s
焊接渗透率由焊点重复率和焊接速度决定，重复率等级决定了有效熔深。好的机械强度下焊点重复率能达到40%-60%。但是，在密封焊接应用中，代表性的要求是70-85%重复率，重复率提高了，焊接速度也就提高了。
2.4.6 保护气体
保护气体是用来防止大气中的氧气快速氧化焊接区域，氩气，氦，氮等性气体在焊接过程中以低气压流到焊缝区来保护焊接区。机械器具和焊接强度通常不受保护气体的影响，有保护气体的焊缝是很光亮和动人的。保护气体也用于冷却焊接热影响区和总体的热输入。
焊点重复率=焊接速度/光斑直径*脉冲频率
50%重复率 最大渗透 有效渗透
85%重复率
2.5焊接举例
许多材料和部件都可以使用激光焊接，下面是一些例子。
科伐包密封
焊接工艺方案设计
T/P92钢焊接工艺方案设计 1 、T/P92钢焊接性简述 T/P92钢的标准化学成分和机械性能列入表1和表2。欧洲开发的新型马氏体耐热钢—E911钢属于T/P92钢。日本开发的新型马氏体耐热钢—NF616钢属于T/P92钢，已列入ASTM/ASME A 213 T91和ASTM/ASME A335 P92标准。 表1 T/P92钢的化学成分 表2 T/P92钢的机械性能 1.1 T/P92在T/P91钢的基础上加入了1.7%的钨（W），同时钼（Mo）含量降低至0.5%，用钒、铌元素合金化并控制硼和氮元素含量的高合金铁素体耐热钢，通过加入W元素，显著提高了钢材的高温蠕变断裂强度。在焊接方面，除了有相应的焊接材料，并由于W是铁素体形成元素，焊缝的冲击韧性有所下降外，其余对预热、层间温度、焊接线能量，待马氏体完全转变后随即进行焊后热处理以及热处理温度、恒温时间的要求都是比较相近的。 1.2 T/P92钢中有关C、S、P等元素含量低、纯净度较高，且具有高的韧性，焊接冷裂纹倾向大为降低，但由于其钢种的特殊性，仍存在一定的冷裂纹倾向，所以焊接时必须采取一些必要的预防措施。 1.3 T/P92钢中添加W元素，促进了δ铁素体的形成，使冲击韧性比
T/P91有所降低，所以焊缝的冲击韧性与其母材、HAZ和熔合线的韧性相比，也存在明显降低的问题。
1.4与T/P91钢相似，存在焊接接头热影响区“第四类”软化区的行为。焊接接头经过长期运行后，焊接断裂在远离焊缝区的软化带，此软化带强度明显降低。 2、 T/P92钢的应用 2.1 T/P92钢具有与T/P91优良的常温及高温力学性能。通过加入W 元素，显著提高了钢材的高温蠕变断裂强度，T/P92钢的工作温度比T/P91钢高，可达630℃。 2.2 T/P92钢中碳的含量保持在一个较低的水平是为了保证最佳的加工性能，高温蠕变断裂强度非常高，抗腐蚀性能好，提高了耐热钢的工作温度，减少了钢材的厚度，降低了钢材的消耗量，降低了管道热应力。在国内首台USC机组玉环电厂机组对主蒸汽管道的设计中，曾有两套方案，若采用P91钢材，其规格为φDn349×103mm；若采用P92钢材，由规格可减为φDn349×72mm。 2.3用于替代电厂锅炉的过热器和再热器的不锈钢（不锈钢焊接有严重的晶间腐蚀及与铁素体、珠光体钢等异种钢的焊接问题），用于极苛刻蒸汽条件下的集箱和蒸汽管道（主蒸汽和再热蒸汽管道），其热传导和膨胀系数也远优于奥氏体不锈钢。 2.4由于T/P92钢的含碳量低于T/P91钢材，是低碳马氏体钢，须在马氏体组织区焊接，其预热温度和层间温度可以大大降低，据国外资料研究，通过斜Y型焊接裂纹试验法测定的止裂预热温度为100-250℃左右。 3 、T/P92钢焊接接头质量的各种影响因素的分析 3.1影响T/P92焊接接头质量的主要因素及影响结果见表1
焊接施工方案及工艺措施
第一节焊接施工方案及工艺措施 (一) 焊接专业施工总体安排 1、工程主要特点 1.1 焊接作业主要特点 本机组为1000MW超超临界机组，焊接工程量大（受监焊口数量）；中高合金焊口比例大；T/P91、T/P92焊口量相当大；结构焊接合金件较多，密封焊接量大，要求严格。T/P92钢材在本机组的大量使用，这种钢材属马氏体热强钢，其焊接性较差，对焊接工艺要求极高。 1.2 热处理作业主要特点 机组中需要经焊后热处理的焊口多，壁厚大，所涉及的部件的焊口遍布机组炉、机的各个部位，所以在焊接热处理的施工上一定要调度合理、施工过程有序、规范，做到机械、材料的利用率上升、耗损率下降，确保焊接工程的顺利施工。 2、焊接施工原则 (1) 焊接时尽量减少热输出量和尽量减少填充金属； (2) 地面组合焊接应合理分配各个组对单元，并进行合理组对焊接； (3) 密集管排及中大径管道采用双人对称焊接； (4) 位于构件刚性最大的部位最后焊接； (5) 由中间向两侧对称焊接； (6) 结构焊接先焊短焊缝，后焊长焊缝； (7) 当存在焊接应力时，先焊拉应力区，后焊剪应力和压应力区； (8) 膜式壁焊接采用分段退焊法。 3、总体工程安排 焊接专业独立管理，主要配合锅炉、汽机等专业焊接施工需求。针对焊接专业特点，拟采取以下安排。 (1) 建立健全焊接质量管理机构，制定质检人员岗位责任制。焊接、热处理施工按照公司质量体系文件规定的程序、有关规程规范、合同文件及监理的要求进行施工、检查验收。
(2) 焊接施工前，工程技术人员对焊接施工基础资料的前期准备，对现场焊接人员资质的认证和焊前考核，以及对现场将投入使用的焊接机械及热处理设备等的检查、校验及标定。 (3) 焊接施工前，建立二级焊条库，库内设置的烘干箱、恒温箱数量满足工程使用、并配备除湿器、电暖器、空调等设施。地面铺设防潮材料，保持库内温湿度在标准范围内。 (4) 本工程受热面管子全部采用GTAW或GTAW+SMAW方法焊接，视管子规格和位置难易程度并结合焊接工艺评定决定使用哪一种焊接方法。 (5) 本工程中大口径管道采用GTAW+SMAW方法焊接，焊接时应特别注意根部打底质量，确保熔透，层间清理应干净。中径管焊接时，为确保表面工艺质量，宜选用φ3.2焊条盖面。需预热和热处理的应及时进行预热和焊后热处理。 (6) 主蒸汽、再热热段管道材质为SA-335P92，焊接要求比较高，施焊焊工必须严格按照作业指导书和焊接工艺卡规定焊接。焊丝和焊条按工艺评定上的材料选用。焊接过程中应控制焊接线能量，防止线能量过大。 (7) 中低压管道及二次门后焊口采用氩弧焊打底（主要是汽机房内的管道），汽轮机、发电机的冷却、润滑系统管道及燃油管道必须进行氩弧焊打底。 (8) 凝汽器与低压缸连接由6名以上焊工对称施焊，采用分段退焊法。施焊过程中，在下汽缸四侧台板处，应装设监视变形的千分表，并设专人监视。 (9) 仪表、压力测点、温度测点、取样等管道的直径都在25mm以下，焊接方法为GTAW。壁厚≤2mm的管道焊接可采用一道成型，壁厚＞2mm的管道焊接应焊至2～3层，以保证焊缝有规定的余高。 (10) 铝母线焊接场所允许的环境温度应在0℃以上，如环境温度过低时，应采取有效方法提高环境温度。焊接铝锰合金时，选用铝锰焊丝（丝321）或铝硅焊丝（丝311）。 (11) 锅炉密封采用手工电弧焊方法进行施工，焊接前应将坡口边缘的油、漆、锈、垢等清理干净。锅炉密封焊接应采用分段跳焊，采用合理顺序、消除焊接应力变形焊接引起的变形，超出规定尺寸时，应采用火焰或锤击等方法校正。 (12) 本工程热处理的用电加热方式，温度曲线用打点式自动温度记录仪记录。热处理参数（如加热温度、升降温速率、恒温温度、恒温时间等）按《火力发电厂焊接热处理技术规程》（DL/T819-2010）中的有关规定执行。
模具设计常用基本知识大全
模具设计常用基本知识大全 在我们的日常生活中，大到飞机、汽车，小到茶杯、钉子，几乎所有的工业产品都必须依靠模具成型;因此，模具素有“工业之母”的荣誉称号!模具设计要点很多，需要考虑的因素也很多;即使是专家级的老工程师，也常常会不知所措。下面列举了模具设计的基本知识，下面跟一起来学习吧! 1、常用塑胶工程材料及收缩率? ABS:0.5%(超不碎胶) pc:0.5%(防弹玻璃胶) PMMa:0.5%：(有机玻璃) pe:2%聚乙烯 PS:0.5%(聚苯乙稀) pp:2%(百折软胶) PA：2%(尼龙) PVC：2%(聚氯乙烯) POM:2%(塞钢) ABS+PC：0.4% PC+ABS：0.5% 工程材料：ABSPCPEPOMPMMAPPPPOPSPET 2、模具分为那几大系统? 浇注→顶出→冷却→成型→排气 3、在做模具设计过程中应注意哪些问题?
1、壁厚应尽量均匀一致，脱模斜度要足够大。 2、过渡部分应逐步，圆滑过渡、防止有尖角。 3、浇口。流道尽可能宽大，粗短，且应根据收缩冷凝过程设置浇口位置，必要时应加冷料井。 4、模具表面应光洁，粗糙度低(最好低0.8) 5、排气孔，槽必须足够，以及时排出空气和熔体中的气体。 6、除PET外，壁厚不要太薄，一般不得小于1mm. 4、塑胶件常出现的瘕疵? 缺胶→披风→气泡→缩水→熔接痕→黑点→条纹→翘起→分层→脱皮 5、常用的塑胶模具钢材? 45#S50c718738718H 738HP2023168407H13 NAK80NAK55S136S136HSKD61 6、高镜面抛光用哪种纲材? 常用高硬热处理钢材，例如：SKD61、8407、S136 7、模架有那些结构? 面板→A板→B板→方铁→导柱→顶针板→顶针固定板→底板 8、分型面的基本形式有哪些? 平直→倾斜→曲面→垂直→弧面 9、在UG中如何相互隐藏? ctrL+B或ctrL+shift+B
电气焊安全技术措施方案
整体解决方案系列 电气焊安全技术措施（标准、完整、实用、可修改）
编号：FS-QG-87928电气焊安全技术措施 Electrical welding safety technical measures 说明：为明确各负责人职责，充分调用工作积极性，使人员队伍与目标管理科学化、制度化、规范化，特此制定 1、电气焊人员必须经过专业培训考试合格，并且持证上岗。 2、电气焊作业人员必须具备一定消防安全知识，能熟练使用消防灭火器材。 3、作业时跟班领导一定要进行现场统一指挥，在现场将措施落实到位，并指定专人在场检查和监督，发现问题及时汇报。 4、焊、割等设备的运输执行有关运输安全规程。氧气瓶、乙炔瓶在装卸、运输时不得同油脂、易燃、易爆物品同车上下，必须轻装轻放、捆绑牢固，防止碰撞、滚动。氧气瓶上应装设防震胶圈，搬运前检查安全阀是否拧紧。 5、工作场所必须选择在安全地点，顶板离层、片帮必须处理彻底，
在支护完好的地方，必要时用不燃性材料设临时支护。 6、电焊、气割等工作地点的前后两端各10m的井巷范围内，应是不燃性材料支护，并应有供水管路，有专人负责喷洒水。工作地点至少备有2个个干粉灭火器和足够数量灭火沙袋。 7、作业之前利用清水对作业地点20米范围内煤尘、浮煤、巷帮、煤壁和底板进行冲洗清理，电焊、气割等工作完毕后，工作地点应再次用水喷洒，并应有专人在工作地点检查1h，发现异状，立即处理。 8、在井口房、井筒和倾斜巷道内进行电焊、气割和焊接等工作时，必须在工作地点的下方用不燃性材料设施接受火星。 9、电焊、气割等工作地点，作业过程中要求安监员和瓦检员在现场监督检查，随身携带光学瓦斯检测仪和便携瓦检仪，要保持常开，并且瓦检员每隔一小时使用光学瓦检仪检测一次瓦斯浓度，作业地点风流中瓦斯浓度大于0.5%时不得作业，只有在检测证明作业地点附近20m范围内巷道顶部及其他边角部位无瓦斯积存时，方可进行作业。
激光焊接的未来与前景
激光焊接的未来与前景 激光焊接前景 摘要：焊接是一种将材料永久连接，并成为具有给定功能结构的制造技术。近几年中国完成的一些标志性工程来看，焊接技术发挥了重要作用。但传统焊接已不能满足越来越高的技术要求和条件限制，激光焊接便有了很大的发展空间。激光技术涉及材料学、力学、计算机科学等。研发是一个消耗的过程，其投入要求高，资金回收期较长。单靠企业研发，速度很难跟上，于是有一部分压力转移到国家科研机构。所以产业化需要强大的经济实体后盾和政策支持。 关键词：焊接技术关键制造工艺激光焊接产业化 焊接是一种将材料永久连接，并成为具有给定功能结构的制造技术。几乎所有的产品，从几十万吨巨轮到不足1克的微电子元件，在生产制造中都不同程度地应用焊接技术。焊接已经渗透到制造业的各个领域，直接影响到产品的质量、可靠性和寿命以及生产的成本、效率和市场反应速度。中国2005年钢产量达到3．49亿吨，成为世界最大的钢材生产与消费国，而焊接结构的用钢量也突破1．3亿吨，相当于美国一年的钢产量，成为世界上空前最大的焊接钢结构制造国。近几年中国完成的一些标志性工程来看，焊接技术发挥了重要作用。例如三峡水利枢纽的水电装备就是一套庞大的焊接系统，包括导水管、蜗壳、转轮、大轴、发电机机座等，其中马氏体不锈钢转轮直径10．7m 高5．4m 重440t，为世界最大的铸－焊结构转轮。该转轮由上冠、下环和13或15个叶片焊接而成，每个转轮的焊接需要用12t焊丝，耗时4个多月。神舟6号飞船的成功发射与回收，标志着中国航天事业的巨大进步，其中两名航天员活动的返回舱和轨道舱都是铝合金的焊接结构，而焊接接头的气密性和变形控制是焊接制造的关键。由第一重型机械集团为神华公司制造的中国第一个煤直接液化装置的加氢反应器，直径5．5m 长62m 厚337mm 重2060t，为当今世界最大、最重的锻－焊结构加氢反应器，采用国内自主知识产权的全自动双丝窄间隙埋弧焊技术，每条环焊缝需连续焊接5天。西气东输的管线长4000km，是中国第一条高强钢（X70）大直径长输管线，所用的螺旋钢管和直缝钢管全部是板－焊形式的焊接管。2005年我国造船的总吨位达到1212万吨，占世界造船总量的17％，居于日、韩之后，稳居世界第三位，正向年产2500万吨的世界水平迈进。国内制造的30万吨超级油轮、新型5668标箱集装箱船、15万吨散装货船，以及为世界瞩目的，被称为“中华第一盾”的170舰，都是中国造船界的骄傲，船体是典型的板－焊结构。另外，上海中泸浦大桥是世界最长的全焊钢拱桥；国家大剧院的椭球型穹顶是世界最重的钢结构穹顶；奥林匹克主体育场的鸟巢式钢结构重4万多吨，也是世界之最。这些大型结构都是中国焊接制造的最大、最重、最长、最高、最厚、最新的具有代表性的重要产品。由此可见，焊接在国民经济发展和国防建设中具有非常重要的地位和作用。从“十一五”规划的二十项国家重大技术装备的研制项目可以看出，在百万千瓦级核电机组、超超临界火力发电机组成套设备、高水头超大容量水电机组、大型抽水蓄能机组、30～60万瓦级循环硫化床（CFB）锅炉的成套技术装备、百万吨级大型乙烯成套设备、百万吨级大型对苯二甲酸成套设备、大型煤制气成套设备以及大型煤矿综合采掘成套技术与装备中，焊接制造都是关键制造工艺之一。 但传统焊接已不能满足越来越高的技术要求和条件限制，激光焊接便有了很大的发展空间。
激光焊接的工作原理及其主要工艺参数(精)
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
焊接工艺方案模板
1项目要求 根据业主提供的质量计划书和图纸, 具体要求为: ?角焊缝焊角尺寸达到图纸要求, 焊缝成型美观, 无缺陷。 由于本次作业焊接接头没有NDT无损检验及机械性能要求, 我单位要求构件成型后的焊缝质量为: ?角焊缝焊角尺寸满足图纸要求; ?焊缝目检达到ISO 5817 B级( 焊缝外观质量最高要求) , 具体见附表A。2焊接工艺 本次焊接工艺依据美国焊接标准AWS D1.1, 钢结构焊接规范第三章免除焊接工艺评定相关条款制定了焊接工艺参数, 焊接材料等其它工艺参数。 2.1依据文件 ?AWS D1.1 American Welding Standard D1.1 美国焊接标准, 钢结构焊接规范 ?ISO 5817 熔焊接头焊接缺陷质量等级 ?煤矿综放成套设备质量计划 2.2母材及焊材 本项目待焊母材为Q235B和Q345B, 相当与AWS D1.1材料组别的第I组和第II组材料, 规格尺寸、接头形式及焊接方法如下表。焊材选用符合AWS A5.18气体保护电弧焊用碳钢焊丝和焊棒的技术条件, 保护气体符合AWS A5.32焊接用保护气体技术条件。 表1 材料表
3控制焊接变形 根据图纸要求: 件10垫板及件4槽板分别与件7连接板有垂直度和平行度的精度要求, 为提高工件焊后尺寸精度, 减少尺寸矫正工作量, 需要尽量控制减小焊接变形。 3.1刚性固定 根据车间以往类似电缆槽体的生产经验, 焊后变形较为严重, 主要是倾向一侧弯曲变形严重。主要原因是在施焊过程中没有对工件施加刚性固定, 工件在无约束情况下比较容易变形, 因此要求对电缆槽体7号件连接板宽度方向( 如图1所示) 施加螺栓或钢钳固定。 3.2 焊接顺序 焊接顺序是控制变形的必要方法, 在刚性约束前提下, 焊接顺序为( 图1中a,b,c,d) : 件11筋板与件10垫板、件12筋板与件13插板角焊缝, 再连接件10与件7( 顺序最好为由中间向两边) , 然后为三组筋板、插板与连接板间的角焊缝( 先完成件12与件7一侧的角焊缝) , 三组件的完成顺序为先完成中间一组, 然后靠边两组。总之, 原则是先完成几组纵向焊缝, 再由中间向两侧完成横向焊缝的作业。 为保证焊缝成型质量及角焊缝尺寸, 要求本次角焊缝采用AWS D1.1中1F位置即船型焊位置 作业, ( 如果现场变换工作位置困难, 在保证焊缝成型质量和焊角尺寸的情况下, 焊接操作者自行掌握焊接位置, 但要求最长尺寸的角焊缝1660mm采用1F位置) 。
光器件激光焊接基础
激光焊接技术简介 2017-8-1 激光—全称为受激辐射光放大，它是一种新光源，其所具有的相干性、单色性、方向性与高输出功率等特点，是其它光源所无法比拟的。激光焊接是通过光学系统将激光光束聚集在很小的区域，焦平面上的功率密度可达到10×10w/cm2，在极短的时间内，使被焊处形成一个能量高度集中的局部热源区，从而使被焊物熔化并形成牢固的焊点或焊缝。 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104~105W/ cm2为热传导焊，此时熔深浅、焊接速度慢；功率密度大于105~107W/ 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。 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。 激光深熔焊接的原理。 激光深熔焊接原理：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25000C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。激光的空间控制性和时间控制性很好，对加工对象的材料、形状、尺寸和加工环境的自由度都很大，特别适用于自动化加工。近年来，几乎所有的电子产品，如电脑、电视机、手机、数码相机以及许多电子元器件等，在生产制造中都不同程度地应用了激光焊接技术。 激光焊接设备 用于光器件封装的激光焊接设备主要有单光束焊接、三光束焊接和四光束焊接三种焊接设备，也有个别公司有用到双光束焊接设备，下面就谈谈这四种焊接的设备。 单光束激光焊机：顾名思义，单光束焊机每次焊接只有一束激光，在没有焊接时激光焊机会有一束红色的指示光束，此指示光束就是焊接时激光的前进路线。基本每台单光束焊机都配有一个显微镜，通过显微镜，可以清晰地观察到红色指示光束光斑聚焦在需要焊接的点上，
模具常见的基础知识
模具常见的基础知识 1.塑胶材料常用收缩率？答：ABS PC PMMA PS 1.005 POM PVC PE 1.020 PP 1.015-1.020 2.塑胶件常出现的瘕疵？答：缺胶、披风、气泡、缩水、熔接痕、黑点、条纹、翘曲、分层、脱皮等. 3.常用的塑胶模具钢材？答：718 738 S136 NAK80 SKH51 SKD61 2344 8407 4.高镜面抛光用哪种钢材?答：常用高硬热处理钢材，如SKD61、8407、S136等！ 5.什么是2D？什么是3D？答：，2D是指二维平面，3D是指三维空间。在模具部分，2D通常是指平面图，即CAD图；3 D通常是指立体图，即PRO/E、UG或其他3 D软件的图档。 6.UG的默认精度是多少？答：UG的默认精度是0.0254MM 7.什么是碰穿?什么是插穿?答：与PL面平行的公母模贴合面叫碰穿面；与PL面不平行的公母模贴合面叫插穿面！ 8.条和丝的关系？答：条和丝都是长度单位。条为台湾用语，1条=0.01MM；丝为香港用语，1丝=0.01MM，所以，1条=1丝 9.枕位是什么？答：外壳类塑件的边缘常开有缺口，用于安装各类配件，此处形成的枕状分型部分称为枕位. 10.火山口是什么？答：BOOS柱根部减胶部分反映在模具上的类似于火山爆发后的形状叫做模具火山口。深的骨位上也常做，目的是为了防止缩水。 11.呵是指什么？答：呵就是模仁，香港习惯用语，镶呵的意思就是镶模仁。 12.什么是虎口？答：虎口，又称管位，即用来限位的部分。常用在模仁的四个角上，起前后模仁一个精定位的作用，常用CNC或模床加工。 13.什么叫排位？答：模具上的产品布局称为排位。往往由进胶式样与模具结构及产品本身来决定的。 13.什么叫胶位？答：模具上产品的空穴称为胶位。也就是你需要的塑胶件 14.什么叫骨位？答：产品上的筋称为骨位。多是起连结或限位作用的 15.什么叫柱位？答：产品上的BOSS柱称为柱位。常是打镙丝或定位用的。 16.什么叫虚位？答：模具上的间隙称为虚位。也就是常说的避空位，常用在非封胶位。 17.什么叫扣位？答：产品联接用的钩称为扣位。一般需要做斜顶或行位结构。 18.什么叫火花纹？答：电火花加工后留下的纹称为火花纹。由放电量来决定粗细。 19.什么是PL面？答：PL是Parting Panel的简称，PL又称分型面，是指模具在闭合时公模
激光焊接的工作原理及其主要工艺参数
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，
工艺管道焊接方案
VCM装置-工艺管道焊接施工方案 1编制说明 本方案针对于新疆圣雄50万吨/年PVC项目（二）-VCM装置工艺管道的焊接。 2编制依据 施工图纸 《工业金属管道工程施工及验收规范》GB50235-2010 《现场设备、工业管道焊接工程施工及验收规范》GB50236-2010 《石油化工剧毒、可燃介质管道工程施工及验收规范》SH3501-2002 《石油化工铬镍奥氏体钢、铁镍合金和镍合金管道焊接规程》SH/T3525-1999 《压力管道安全技术监察规程—工业管道》TGS D0001-2009 3工程概况及焊接特点分析 VCM装置工艺管道主要介质包括乙炔、12度冷冻水回水、7度冷冻水上水、除氧剂、任基苯酚、化学污水、冷冻盐水、冷却循环回水、冷却循环上水、脱盐水、盐酸、超低压蒸汽、低压蒸汽、混合气、氮气、稀碱液、工厂空气、氯乙烯、真空气、放空气等多种介质，其中高温、高压、有毒介质管道对焊接的要求较高，应严格按照焊接工艺施工。 20#、20G、Q235B、L245、16Mn是低碳钢，焊接性能较好，但是容易出结晶裂纹、高温液化裂纹、多边化裂纹，其发生部位大多在（焊缝、HAZ区、多层焊层间）、且还会出现内凹、咬边、气孔等缺陷，焊接过程中应严格按照焊接工艺施焊（工艺参数、接头形式、预热、焊接顺序）。 0Cr18Ni9、00Cr17Ni14Mo2是奥氏体不锈钢，碳当量低，焊接性能良好，但是容易出现晶间裂纹和应力腐蚀裂纹（沿晶开裂和穿晶开裂）、气孔、咬边等缺陷。所以在焊接过程中，除应严格按照焊接工艺施焊外，在焊接过程中还应注意对根部和焊缝的保护。在焊后应对焊缝进行钝化处理。 4焊接材料的选择 母材材质焊条焊丝 烘干温度 （℃） 恒温时间 （分） Q235B、20G、L245、20#J426 J427 HO8Mn2SiA350—40060 16Mn J507HO8Mn2SiA350—40060 0Cr18Ni9A102H0Cr21Ni10150—20060 00Cr17Ni14Mo2A022 H00Cr19Ni12 Mo2 150—20060 若以上烘烤温度与焊条生产厂家的烘烤温度不符，要以焊条生产厂家规定的烘烤温度进行烘烤。 5焊接方法的选择 为保证焊接质量和管内清洁，对接焊缝一律采用氩弧焊打底的焊接方法。 管径≤80mm，壁厚≤6mm的对接焊口采用全氩弧焊接；其它对接焊口采用氩弧焊打底、手工电弧焊填充并盖面的氩电联焊的焊接方法, 角焊缝采用手工电弧焊。 6电焊机选择 采用目前国内较先进的、性能稳定、质量可靠、节能型的ZX7-400ST型逆变直流焊机或者硅整流焊机。 7焊材烘烤、发放及使用管理
激光焊接基础知识
米亚奇公司 Nd（钕）:YAG激光器激光焊接指南 米亚奇公司2003年版 此处包含的材料，未经米亚奇公司书面同意，严禁复 制或用于任何用途 联系方式： 米亚奇公司 Myrtle大道1820号 蒙罗维亚CA, 91017-7133 Tel.: 626 303 5676 Fax: 626 599 9636 https://www.360docs.net/doc/2b10591905.html,
目录 1.激光基础 1.1 介绍 1.2 激光产生的原理 1.3 Nd:YAG激光的介质 1.4 泵浦源 1.5 谐振器 1.6 激光安全 2.激光焊接基本原理 2.1脉冲激光焊接 2.1.1实时功率反馈 2.1.2输出功率斜波 2.1.3脉冲的成形 2.1.4时间的分配 2.1.5能量分配 2.1.6光束的传输 2.1.7聚焦头 2.2激光是怎么实现焊接的 2.3主要焊接参数 2.3.1接缝设计与配合 2.3.2部分聚焦 2.3.3材料的选择和其表面镀层 2.4激光的参数 2.4.1名词术语 2.4.2光学系统 2.4.3聚焦镜片 2.4.4峰值功率和脉冲宽度 2.4.5接缝的焊接 2.4.6保护气体 2.5焊接举例
1.激光基础 1.1介绍 “激光”一词是Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation（受激辐射而放大的光）的缩写，激光器的要素有： Nd:YAG激光器有两种类型，连续波的和脉冲波的，正如它们的名字所指，连续激光的波形要么是开，要么是关，但脉冲激光只用部分脉冲完成焊接。脉冲激光利用峰值功率进行焊接，反之连续激光使用的是平均功率，这使得脉冲激光只用很小的能量就能实现焊接，并形成了更小的热影响区，脉冲激光焊提供了无与伦比的点焊性能和极低的焊接热输入，米亚奇的就是脉冲激光焊机。 1.2激光产生的原理 激光本质上是分三步产生的，发生几乎是瞬间的。 1.泵浦源给介质提供能量，将介质内部原子激活，使得带电原子暂时被激发到 高能级，处在此活跃级的带电原子是不稳定的，于是跃迁到低能级，在这个过程中，从泵浦源吸收能量的电子释放多余的能量并辐射出一个光子，这个过程叫做自发辐射，通过这种方式产生的光子是激光的种子。 2.光子自发传播并最终撞击到别的处于高能级的电子，由于光速极快，处在激 发态的原子的密度很大，所以这个过程是极其短暂的，入射光子将电子从高能级激发到低能级并产生另一个光子，这两个光子是相干的，这意味着它们相位相同，波长相同，传播方向相同，这个过程叫做受激辐射。 3.光子传播方向是不定的，然而一些沿着介质传播的光子撞击共振器的反射镜， 又通过介质反射回来，共振反射镜决定了受激辐射的优先扩大方向，为了使
管道焊接技术方案设计
管道焊接技术方案 441焊接程序管道焊接技术方案 4.4.1焊接程序
4.5.2焊接方法的选用 工艺管线采用手工钨极氩弧焊打底、手工电弧焊盖面的方法。 4.5.4焊接工艺评定 我公司已有焊接工艺评定，并依据焊接工艺评定报告，编制焊接工艺指导书。根据业主、监理要求，在现场焊接施工前，对需要重新组织工艺评定的焊材，由焊接责任工程师组织工艺评定试验，经批准后才可进行施焊。 4.5.5焊接人员要求 担任本工程焊接任务的焊工必须是经过焊接基本知识和实际操作技能的培 训，并取得相应的焊工考试合格项目。 4.5.6焊接施工环境要求 环境温度低于0C时，必须采取措施提高环境温度； 手工电弧焊时，风速不得超过8m/s； 手工钨极氩弧焊时，风速不得超过2m/s； 相对湿度不得大于90%雨、雪天必须停止施焊。 4.5.7焊接材料的保管
①焊接材料具有产品质量证明书。并且其检验项目和技术指标必须符合要求。 ②焊接材料必须进行验收。验收合格后，作好标识，入库储存。 ③焊接材料存放于干燥、通风良好、温度大于5C,且相对湿度小于60% 的库房内； ④焊条、焊丝有专人负责保管、烘干和发放，并做好烘干、发放和回收记录，焊条重复烘干不得超过两次； ⑤焊接所用氩气的纯度不低于99.9%。必须加强外送氩气的检测管理。 4.5.8 下料与坡口加工 为保证施工质量，现场制作坡口均采用机械加工的方法，项目部有专用的管 道切断机(ISD-450)，和管子坡口机(ISY-351-2、ISY-630-2 )，可以满足本工程不同厚壁管道坡口加工的需要。 坡口加工和检验时，要确保其尺寸和质量符合图纸和规范的要求，坡口应平整，无裂纹、分层和夹渣等缺陷。坡口检查合格，焊前还应用砂轮机和丙酮进行清理，去除油污、毛剌、水分、氧化物等，对于不锈钢和镍基合金母材，坡口打磨时要使用专门的砂轮片，为防止飞溅，坡口两侧各100mm范围内涂刷生石灰水，焊后连同药皮一起清理干净。 ①当壁厚w 17mm寸，开“V”坡口 A管道对接接头坡口型式如下图所示； B壁厚不同的管道组对时，当壁厚差大于2mm寸管道坡口形式如下图:
激光焊接工艺实践课程学习指南讲解
《激光焊接工艺实践》课程学习指南 一、课程资源导航 二、学前要求 学习本课程需要有一定的预备基础知识，需要配置一台计算机，对计算机具体要求如下： (一) 必备基础 学习本课程的学习者必须具备一定的基础： 1.会熟练使用计算机，如常用操作系统Windows XP或者Linux，还有常用软件如PowerPoint、Word等； 2.一定的激光加工技术和工程材料学知识。 (二) 软硬件环境 1.硬件环境：
三、学习目标与要求 课程设置是基于光机电应用技术专业职业岗位能力的培养需要，要求学生通过视频课件、动画和现场实训操作等多种学习资源，掌握激光焊接原理、工艺特点和应用领域。通过本课程学习，学生不仅应该掌握激光焊接加工的基础理论，更要培养、锻炼实际动手操作能力，从而使其在掌握专业知识的基础上获得所需要的职业技能。具体要求如下： ?了解激光焊接工艺的过程和机理； ?学习根据材料特点和焊接工艺要求来选择合适的激光焊接设备； ?针对不同激光焊接设备，学会选择合适的激光焊接参数并能够对设备进行调试、维护； ?针对不同激光焊接过程，学会分析影响焊接质量的因素和解决的措施； ?学习激光焊接的安全操作常识和正确的操作规范。 四、学习路径 1.学习模式 在校学生学习方式：课堂学习+操作实训+网络辅助+标准化试题库考试 网络学习方式：教材自学+按课件学习+网上导学+实训实验+标准化试题库考试2.课程知识学习路径 按知识点渐进式学习：先导课程为激光加工原理、工程材料学等。 3.推荐书籍和参考 （1）郑启光，邵丹编著，激光加工工艺与设备，北京：机械工业出版社，2009,10；（2）刘其斌编著，激光加工技术及其应用，北京：冶金工业出版社，2007；（3）蒙大桥，张友寿，何建军等译，材料激光工艺过程，北京：机械工业出版社，2012,9； （4）现代激光焊接技术，陈彦宾，科学出版社，2010，,10； （5）激光焊接与切割质量控制，陈武柱，机械工业出版社，2010。 五、考核标准 学生学习考核标准请参见本课程资源“考核方案”
模具的基础知识
1. 塑胶材料常用收缩率？ 答： ABS PC PMMA PS 1..005 POM PVC PE 1.020 PP 1.015-1.020 2. 塑胶件常出现的瘕疵？ 答：缺胶、披风、气泡、缩水、熔接痕、黑点、气泡、条纹、翘曲、分层、脱皮等 . 3. 常用的塑胶模具钢材？ 答： 718 738 S136 NAK80 SKH51 SKD61 2344 8407 4. 高镜面抛光用哪种钢材 ? 答：常用高硬热处理钢材，如 SKD61 、 8407 、 S136 等！ 5 . 什么是 2D ？什么是 3D ？ 答：， 2D 是指二维平面， 3D 是指三维空间。在模具部分， 2D 通常是指平面图，即 CAD 图； 3 D 通常是指立体图，即 PRO/E 、 UG 或其他 3 D 软件的图档。 6 . UG 的默认精度是多少？ 答： UG 的默认精度是 0.0254MM 7 . 什么是碰穿 ? 什么是插穿 ? 答：与 PL 面平行的公母模贴合面叫碰穿面；与 PL 面不平行的公母模贴合面叫插穿面！ 8 . 条和丝的关系？ 答：条和丝都是长度单位。条为台湾用语， 1 条 =0.01MM ；丝为香港用语， 1 丝 =0.01MM ，所以， 1 条 =1 丝 9 . 枕位是什么？ 答：外壳类塑件的边缘常开有缺口，用于安装各类配件，此处形成的枕状分型部分称为枕位 . 10 . 火山口是什么？ 答： BOOS 柱根部减胶部分反映在模具上的类似于火山爆发后的形状叫做模具火山口。深的骨位上也常做，目的是为了防止缩水。 11 . 呵是指什么？ 答：呵就是模仁，香港习惯用语，镶呵的意思就是镶模仁。 12 . 什么是虎口？ 答：虎口，又称管位，即用来限位的部分。常用在模仁的四个角上，起前后模仁一个精定位的作用，常用 CNC 或模床加工。 13 . 什么叫排位？ 答：模具上的产品布局称为排位。往往由进胶式样与模具结构及产品本身来决定的。 13 . 什么叫胶位？ 答：模具上产品的空穴称为胶位。也就是你需要的塑胶件 14 . 什么叫骨位？ 答：产品上的筋称为骨位。多是起连结或限位作用的 15 . 什么叫柱位？ 答：产品上的 BOSS 柱称为柱位。常是打镙丝或定位用的。 16 . 什么叫虚位？ 答：模具上的间隙称为虚位。也就是常说的避空位，常用在非封胶位。 17 . 什么叫扣位？ 答：产品联接用的钩称为扣位。一般需要做斜顶或行位结构。 18 . 什么叫火花纹？ 答：电火花加工后留下的纹称为火花纹。由放电量来决定粗细。 19 . 什么是 PL 面？
焊接技术施工方案
焊接技术施工方案 随着我国经济的持续发展，焊接技术在我国的制造业中应用的越来越频繁，已经逐渐成为我国制造产业中一种不可或缺的技术，并占据着举足轻重的地位，我国早在04年就已经成为了世界上的焊接制造大国，焊接在国民经济建设中正发挥着不可替代的作用，特别是在近十几年来，已经得到了飞速的传播和发展，在我们的日常生活中，接触到的各种产品都需要焊接工艺制造出来，可见其应用的范围是非常广泛的。文章着重介绍下边几种常见的焊接技术施工方案，并浅谈下每种焊接技术的应用。 關键词：焊接技术；施工方案；分析 1 前言 焊接是一种可以将两种材料永久的连接起来的技术，是一种给定功能结构的制造性技术，从几十吨重的巨轮到几克重的微电子芯片，在生产中都会不同程度的涉及到焊接技术，焊接技术已融合进制造业的方方面面中，这会直接影响产品的质量，关乎产品的可靠性能，更是关系到产品使用寿命的长短，同时还会关联生产的成本与市场反应结果。因为焊接结构的产品重量较轻，价格也相对低廉，不仅可以保证质量的可靠稳定，其生产周期也相对较短，效率很高，这些优点促使焊接技术的应用在市场上逐渐增多，早在2004年，我国利用焊接技术所加工的钢材就已经达到了新的突破，一举成为世界上最大的焊接大国，焊接在我国的社会建设中正在发挥着无与伦比的重要性，所以，要想更好的发展我国的制造业就一定要重视焊接技术的发展，努力探究更多更好的焊接技术。 2 薄板焊接变形控制措施 2.1 选择合理的焊缝尺寸 焊缝尺寸增加，变形随之增大，但是过小的焊缝尺寸将降低结构的承载能力，并使焊接接头的冷却速度加快，热影响区硬度增高，容易产生裂纹等缺陷，因此应在满足结构承载能力和保证焊接质量的前提下，随着板的厚度来选取工艺上可能选用的最小的焊缝尺寸。 2.2 尽量减少焊缝数量 适当选择板的厚度，减少肋板数量，从而可减少焊缝和焊接后变形的校正量，如薄板结构件，可用压型结构代替肋板结构，以减少焊缝数量，防止或减少焊后变形。 2.3 合理安排焊缝位置 焊缝对称于焊件截面的中性轴或使焊缝接近中性轴均可减少弯曲变形。
模具常见的基础知识
模具常见的基础知识 1. 塑胶材料常用收缩率？答：ABS PC PMMA PS 1..005 POM PVC PE 1.020 PP 1.015- 1.020 2. 塑胶件常出现的瘕疵？ 答：缺胶、披风、气泡、缩水、熔接痕、黑点、气泡、条纹、翘曲、分层、脱皮等. 3. 常用的塑胶模具钢材？ 答：718 738 S136 NAK80 SKH51 SKD61 2344 8407 4. 高镜面抛光用哪种钢材? 答：常用高硬热处理钢材，如SKD61 8407、S136等！ 5. 什么是2D?什么是3D? 答：，2D是指二维平面，3D是指三维空间。在模具部分，2D通常是指平面图，即CAD图； 3 D通常是指立体图，即PRO/E UG或其他3 D软件的图档。 6. UG 的默认精度是多少? 答：UG的默认精度是0.0254MM 7. 什么是碰穿?什么是插穿? 答：与PL面平行的公母模贴合面叫碰穿面；与PL面不平行的公母模贴合面叫插穿面！ 8. 条和丝的关系? 答：条和丝都是长度单位。条为台湾用语，1条=0.01MM丝为香港用语，1丝 =0.01MM 所以，1条=1丝 9. 枕位是什么? 答：外壳类塑件的边缘常开有缺口，用于安装各类配件，此处形成的枕状分型部分称为枕位. 10. 火山口是什么？答：BOOS柱根部减胶部分反映在模具上的类似于火山爆发后的形状叫做模具火山口。深的骨位上也常做，目的是为了防止缩水。
11. 呵是指什么？ 答：呵就是模仁，香港习惯用语，镶呵的意思就是镶模仁。 12. 什么是虎口？ 答：虎口，又称管位，即用来限位的部分。常用在模仁的四个角上，起前后模仁一个精定位的作用，常用CNC或模床加工。 13. 什么叫排位？ 答：模具上的产品布局称为排位。往往由进胶式样与模具结构及产品本身来决定的。 13. 什么叫胶位？ 答：模具上产品的空穴称为胶位。也就是你需要的塑胶件 14. 什么叫骨位？ 答：产品上的筋称为骨位。多是起连结或限位作用的 15. 什么叫柱位？ 答：产品上的BOSSt称为柱位。常是打镙丝或定位用的。 16. 什么叫虚位？ 答：模具上的间隙称为虚位。也就是常说的避空位，常用在非封胶位。 17. 什么叫扣位？ 答：产品联接用的钩称为扣位。一般需要做斜顶或行位结构。 18. 什么叫火花纹？ 答：电火花加工后留下的纹称为火花纹。由放电量来决定粗细。 19. 什么是PL 面？答：PL是Parti ng Panel的简称，PL又称分型面，是指模具在闭合时公模和母模相接触的部分。 20. 电脑锣是什么？ 答：数控铣床和加工中心的通称. 21. 铜工是什么？