光束振荡技术进行铜合金的激光焊接(CC765S铜合金)
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光束振荡技术进行铜合金的激光焊接
铜合金的焊接一直以来都是一件非常具有挑战性的工作，采用激光光束振荡技术焊接铜合金，成功实现了铜合金板材的焊接。
工艺参数经过优化后可以得到无缺陷的焊接接头。
光束振荡造成的多个在熔化循环时形成复杂的熔化区的主要原因。
众所周知，铜及其合金是一种非常难以焊接的材料，其原因如下：铜及其合金的传导率比较高，造成熔化困难，因此大量的热需要用来补偿热消散和局部进行高度加热，结果形成热应力和最终造成变形等缺陷。
对激光束的吸收率比较低，尤其是激光波长为700nm以上的时候，吸收率不到3%。
Auwal等人曾经对激光焊接铜合金进行了一个综述，详细的讨论了在铜合金作为工程材料时所面临的问题。
如今，大多数激光焊接铜合金的研究聚焦在脉冲激光的点焊的应用上。
采用连续激光焊接厚板的铜的可行性将会允许在热交换器，高功率翅膀转换以及导电和导热所需要的设备上的应用。
为了克服焊接性的问题，采用不同的策略产生连续的穿透型的对接焊缝且可以控制焊接缺陷，显微组织和残余应力与变形。
在所有的策略钟，在连续激光焊接的过程钟，采用光束振荡，或者说叫摇摆，目前还没有应用到铜的激光焊接上，但铝合金和钛合金等材料中的激光光束振荡焊接已经有应用，以上材料比铜合金的焊接相对要容易一些。
光束摇摆（振荡）扩大了激光束与材料之间相互作用的面积和焊接宽度，降低了焊接过程中所需要的热输入。
在高反射材料中，如铜合金，采用光束振荡，材料的局部温度会升高和提高对激光的吸收率。
能量的效率会增加，因为在焊接过程中的反射变少。
另外一个主要的优势在于适宜的光束振荡激光头在使用时，可以控制热温度梯度和匙孔的稳定性，这将导致焊接缺陷的减少和获得光滑的焊缝表面。
激光的动态移动可以具有不同的形状，并且其振荡模式的变化可以促进在焊接工艺过程中实现更好的温度管理，从而导致并不陡峭的热输入和冷却速率以及热温度梯度。
因此，激光光束振荡可以通过最大化的降低焊接缺陷来提高工艺过程，而不会对焊接后的显微组织产生影响，就不会出现以前Kraetzsch所报道的Cu/Al异种材料的焊接和Wang等人所报道的进行Al焊接时所产生的情况。
激光光束摆动焊接（光束振荡技术）在如今开始变得可以实现更加广泛的应用。
Khodabakhshi等人成功的采用光束摆动技术实现了Al与Mg之间的异种连接。
观察到裂纹的敏感性在适当的激光运动下变得可控。
这些结果进一步的得到了Shah的证明，他的研究结果表明光束摆动可以提高Al同Mg的异种材料连接的质量。
气孔的形成在采用光束摆动焊接Al-Mg合金的的时候也会得到抑制，这进一步的证明了光束摆动这一新颖的技术在焊接中的潜在影响。
而且，Jiang等人和Li等人的研究显示熔化区的晶粒细化在光束摆动中可以观察到。
在光束摆动过程中复杂的激光束的运动可以用来控制材料在焊接过程中的峰值温度和热温度梯度。
由于激光摆动焊接仍然是新发展起来的一项技术，在当前，激光摆动焊接主要集中在钢和Al的焊接上，针对铜合金的有效焊接上尚存在理解缺乏的问题。
本研究主要针对光束振荡参数对铜合金进行激光焊接时的焊道形貌和显微组织的影响，其目的时希望能够理解光束摆动对熔池的运动，焊道形貌和横截面的特征以及显微组织进行分析表征。
▲图9.在不同的光束振荡参数下，当匙孔在同一位置时熔池的顶部表面的速度矢量图的模拟结果(测试单位:m/s)：(a)30Hz;(b)50Hz;(c)70Hz;(d)90Hz;(e)0.50mm;(f)0.75mm;(g)1.00mm;(h)1.25mm.（材料为SUS304不锈钢）。
采用激光光束振荡（摆动）技术进行铜合金的焊接，取得了如下积极的结果：当焊接参数进行优化时，没有焊接缺陷存在，如气孔，裂纹等，这些是铜合金应用时的关键指标。
光束振荡对焊接工艺产生了积极的影响，这是因为焊接模式从匙孔效应转变为传导焊接模式。
没有施加光束振荡的条件下，样品中存在大量的气孔缺陷，飞溅和空穴，导致的原因是匙孔的不稳定性。
在高的焊接速度下，尽管表面空穴和飞溅减少，但焊接深度显著下降。
测试不同的光束运动轨迹后发现，圆形的运动轨迹是效果最佳的。
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普通黄铜：CC498K,CC498K-1,H62,H63,H65,H68,H70,H80等高品质环保黄铜。
2：黄铜及住友黄铜比起普通黄铜的材质，要高出42％的屈服强度，34％的冲击强度，64％及的疲劳强度。
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锡青铜是一种合金铜，具有良好的导电性能，不易发热、确保安全同时具备很强的抗疲劳性。
锡磷青铜的插孔簧片硬连线电气结构，无铆钉连接或无摩擦触点，可保证接触良好，弹力好，拨插平稳。
锡青铜的凝固范围大，枝晶偏析严重；凝固时不易形成集中缩孔，体积收缩很小；铸锭中易出现锡的逆偏析，严重时铸锭表面可见到白色斑点(8相析出)，甚至出现富锡颗粒，一般称为锡汗(tinsweat)，改进铸造方法和工艺条件可减轻逆偏析程度；液态合金中，锡易生成硬脆的夹杂物SnO2，熔炼要充分脱氧，防止由于夹杂物引起的合金力学性能的降低；对过热和气体的敏感性很小，能很好地焊接和钎焊；冲击时不发生火花，无磁性、耐寒，并有极高的耐磨性。
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磷是铜合金的良好脱氧剂，可增加合金的流动性，改善锡青铜的工艺和力学性能，但加大逆偏析程度。
含磷锡青铜是有名的弹性材料，在加工时，控制冷加工前的晶粒大小和加工后的低温退火很有必要。
细晶粒加工材的强度、弹性模量和疲劳强度比其粗晶粒加工材为高，但塑性较低。
冷加工材在200～260℃经1～2h低温退火、产生退火硬化效应，可进一步提高制品的强度、塑性、弹性极限和弹性模量，并增加弹性的稳定性。
C92710合金主要制作弹性元件特别是电导性好的弹簧接触片，仪器仪表中的耐磨零件和抗磁元件等；Qsn6.5一0.4合金主要用于造纸、化工和食品等工业制造金属网，也用于制造耐磨和弹簧零件；。
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