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CO_2激光焊接金刚石圆锯片的研究

作　者: 庞振华
导　师: 张永林
学　校: 暨南大学
专　业: 光学
关键词: 激光焊接金刚石圆锯片光束偏移量等离子体工艺参数
分类号: TG456.7
类　型: 硕士论文
年　份: 2005年
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内容摘要

激光焊接技术是激光加工应用中非常重要的一个方面,该技术的本质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,使金属熔化,从而达到焊接的目的。本课题比较全面地对金刚石圆锯片激光焊接的工艺和关键技术进行了深入研究,针对影响焊接质量的工艺参数(如激光模式、功率、速度、离焦量等)设置了大量的研究工作,尤其是对金刚石圆锯片激光焊接过程中光束偏移量的选择和等离子体的控制问题给予了特别关注。整个研究过程以大量的实验为基础,科学的检测和分析作为手段,从根本上阐明了各项参数和因素对圆锯片激光焊接质量的影响。研究结果表明:光束模式的阶数越低,其光束质量越好,不但聚焦光斑小,而且功率密度高。当功率密度达到10~6W/cm~2时,可以获得满意的深熔焊接效果;采用气流法,选用合适的辅助气体和气流量可以有效控制等离子体,减少激光能量的损耗,增加焊缝的深度;选用合适的焊接工艺参数(激光模式、功率、速度、离焦量),才能得到抗弯强度高、深宽比大、外观无缺陷(无气孔和热裂纹)的高质量焊缝,也才能焊接出高品质的锯片。由于金刚石锯片材料的特殊性,并且是异种材料的焊接,所以给激光焊接带来一定难度。在我国,近几年来也仅有少数几家单位从事这方面的研究探索工作,但有关这方面的报道还不多。本课题的研究对金刚石圆锯片激光焊接的工业化生产将具有一定的指导意义。

全文目录

第一章绪论  7-22
  1．1 激光加工技术的特点与应用发展状况  7-12
    1．1．1 激光加工技术的特点  7-8
    1．1．2 激光加工技术的应用  8-9
    1．1．3 国外激光加产业发展概况  9-11
    1．1．4 我国激光加工业现状  11-12
  1．2 激光焊接  12-18
    1．2．1 激光焊接的工艺及特点  13-14
    1．2．2 激光焊接的影响因素  14
    1．2．3 国内外典型材料的激光焊接  14-15
    1．2．4 激光焊接接头  15
    1．2．5 激光焊接设备  15-18
  1．3 选题依据及研究内容  18-22
    1．3．1 选题依据  18-19
    1．3．2 研究内容  19-21
    1．3．3 研究目的及意义  21-22
第二章实验条件和方法  22-32
  2．1 材料的选用与制作  22-26
    2．1．1 圆锯片基体的选择  22-24
    2．1．2 金刚石圆锯片刀头的制作  24-26
  2．2 本实验采用的激光焊接设备  26-30
    2．2．1 CO_2横流激光器  26-27
    2．2．2 焊接系统  27-29
    2．2．3 焊接夹具的设计  29-30
  2．3 焊接试样的制作  30-31
  2．4 本课题所用实验仪器及设备  31-32
第三章激光模式的选择  32-39
  3．1 选模的方法  32-33
  3．2 发散角的比较( TEM_11模与 TEM_10模)  33-35
  3．3 焦点处光斑尺寸及功率密度的比较  35-37
  3．4 锯片焊接质量的简单比较  37-38
  3．5 本章小结  38-39
第四章等离子的控制  39-46
  4．1 等离子体的产生及其对焊接的影响  39
  4．2 光致等离子体的控制方法  39-40
  4．3 喷嘴的设计  40-41
  4．4 等离子体控制实验参数及结果分析  41-45
    4．4．1 喷嘴角度 θ  42
    4．4．2 气体流量 Q  42-43
    4．4．3 喷嘴高度H及其作用位置  43-44
    4．4．4 气体种类  44-45
  4．5 本章小结  45-46
第五章主要工艺参数的选择  46-55
  5．1 离焦量  46-47
  5．2 激光功率与焊接速度  47-50
  5．3 光束偏移量  50-53
    5．3．1 偏移量对焊缝气孔的影响  50-51
    5．3．2 偏移量对焊缝组织和机械性能的影响  51-53
  5．4 本章小节  53-55
结论  55-56
工作总结与展望  56-58
参考文献  58-60
攻读硕士学位期间发表的论文  60-61
致谢  61

CO_2激光焊接金刚石圆锯片的研究

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