【摘 要】
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激光焊接由于具有能量密度高,焊缝深宽比大,变形和热影响区小,焊缝致密,焊接质量好,容易实现自动化等众多优点,使得其广泛应用于工业中各个领域。高性价比的激光焊接设备有着
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激光焊接由于具有能量密度高,焊缝深宽比大,变形和热影响区小,焊缝致密,焊接质量好,容易实现自动化等众多优点,使得其广泛应用于工业中各个领域。高性价比的激光焊接设备有着广阔的市场前景,能带来巨大的经济效益和社会效益。因此我们进行了高功率、高光束质量的激光焊接设备的开发和研究。本文的研究内容分为六个部分:(1)绪论;(2)激光束特性对深熔焊接的影响;(3)激光器放电结构及谐振腔的设计;(4)导光聚焦方式的设计;(5)激光深熔焊接工艺实验研究;(6)总结综述了激光焊接的发展状况及研究背景,给出了本课题意义和研究任务。简述了激光深熔焊接的小孔特性,分析了光束特性对深熔焊接的影响。其中重点讨论了M2参数对焊接中光束行为的影响以及光束聚焦特征参数对深熔焊接工艺参数和焊缝质量的影响。设计了一种多针-板放电结构和一种五折光学谐振腔。重点讨论了放电结构和光学谐振腔中各光学元件参数的选取。最后对激光器的运行特性进行了测试,给出了激光器的输出功率、功率不稳定度、电光转换效率、输出光束模式和发散角等参数。设计了一种能合理利用激光能量、提高工作效率的三工位光路转换器;分析了高功率激光加工中常用的几种聚焦方式各自的优缺点,并运用ZEMAX光学软件对各种聚焦方式进行了模拟分析,给出了各自的聚焦效果。为实现良好聚焦效果,采用一种离轴抛物面反射聚焦结构。进行了厚钢板和汽车齿轮的激光焊接实验,实际测量了激光功率、焊接速度、离焦量、辅助气体等工艺参数对焊接质量的影响。并对焊接后的样品进行了金相组织分析、显微硬度分析和力学性能测试。实验表明,合理的焊接工艺参数是取得良好焊接效果的一个重要因素。概括和总结了全文的研究工作。
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