第一章 概论 1
参考文献 3
第二章 激光材料加工理论基础 5
2．1引言 5
2．2材料对激光吸收的一般规律 7
吸收系数与穿透深度 7
激光垂直入射时的反射率和吸收率 8
吸收率与激光束的偏振和入射角的依赖关系 8
2．3金属对激光的吸收 9
理论模型 9
实际金属表面对激光的吸收 14
金属吸收率随温度的变化 16
反常吸收效应 18
2．4金属的激光加热 19
2．5激光辐射下金属的蒸发及小孔效应 21
2．6激光诱导等离子体 24
激光诱导气体击穿 24
激光支持的吸收波 27
激光与等离子体的相互作用 30
参考文献 35
第三章 高强铝合金的激光焊接性 37
3．1引言 37
3．2铝合金CO2激光深熔焊的阈值及其影响因素 38
材料成分的影响 41
材料表面状态的影响 42
气体的影响 43
光致等离子体屏蔽 46
3．3焊缝气孔 47
铝合金激光焊接气孔的形成特点 47
防止和减少焊缝气孔的途径 50
3．4焊接热裂纹 53
焊接热裂纹的产生机理 53
铝合金激光焊接热裂纹的特点及类型 57
防止焊接热裂纹的途径 62
3．5焊缝成型 63
背面成型 63
咬边 65
3．6接头强度 67
铝合金的强化方式 67
焊接接头的等强性 69
3．7焊接结构件的应力变形 75
参考文献 80
第四章 采用填充焊丝的高强铝合金激光焊接 82
4．1采用填充材料的必要性 82
4．2采用填充材料的激光焊接方法 83
采用填充焊丝的激光焊接 83
预置填充材料的激光焊接 87
4．3填充焊丝加热过程的数学物理模型 89
模型的边界条件 89
熔化能量的确定 90
最小送丝速度的模拟 92
最大送丝速度的模拟 94
模拟计算结果 95
模拟结果的检验 97
模型的评价 98
4．4填充焊丝的加热机制 100
激光直接加热 101
金属蒸汽和等离子体加热 101
熔池热辐射加热 102
熔池热传导加热 102
4．5填充焊丝对铝合金CO2激光深熔焊接过程的影响 103
填充焊丝对深熔焊临界功率密度的影响 103
填充焊丝对深熔焊接过程稳定性的影响 106
参考文献 113
第五章 铝合金的填充粉末激光焊接 114
5．1引言 114
5．2激光填充粉末焊接用粉末材料和送粉系统 116
铝合金材料 116
铝合金粉末材料 117
送粉系统 117
5．3激光与粉末材料、母材的相互作用 120
粉末颗粒在激光束中的运动 120
粉末颗粒对激光的反射与吸收 121
填充粉末对熔池形成的影响 121
5．4铝合金激光填充粉末焊接工艺 121
保护气的作用与影响 122
填充粉末的影响 123
离焦量的影响 124
焊接速度的影响 125
填粉激光对接焊可允许的间隙宽度 126
铝合金激光焊接的能量阈值 126
5．5铝合金激光焊接接头的组织与性能 127
焊接接头的强度和塑性 127
焊接接头的弯曲实验 129
焊接接头的断口分析 129
硬度 130
焊接接头的金相组织 131
参考文献 131
第六章 铝合金的激光压力焊 133
6．1激光压力焊原理及装置 133
6．2铝合金激光压力焊的接头分析 137
铝带激光压力焊表面状态及工艺参数 137
铝合金压力焊熔核机理分析 137
铝带压力焊接头硬度 140
参考文献 140
第七章 铝合金的激光表面强化 141
7．1铝合金激光表面强化技术的特点及分类 141
7．2铝合金激光表面熔凝硬化 144
铝合金激光表面熔凝硬化的适用性 144
铝合金激光表面熔凝硬化的组织特点 144
铝合金激光表面熔凝硬化工艺 146
铝合金激光表面熔凝硬化应用举例 148
7．3铝合金的激光合金化 149
合金化元素 149
合金元素的引入 151
激光合金化成分的均匀性及其控制 152
合金化实例 154
7．4铝合金的激光熔覆 155
激光熔覆原理及方法 155
激光熔覆过共晶铝硅合金工艺 158
激光熔覆AlSiCuNi合金工艺 164
铝合金激光熔覆应用举例 169
参考文献 170
第八章 高强铝合金加工用激光器 171
8．1引言 171
激光器的光束质量参数 171
激光器光束聚焦特征参数对加工质量的影响 175
高强铝合金加工对激光器的要求 178
8．2高强铝合金加工用CO2激光器 179
CO2激光器基础 179
Kf≥90 μm·rad的CO2激光器 184
17 μm·rad＜Kf＜90μm·rad的CO2激光器 186
Kf＜17μm·rad的CO2激光器 187
8．3高强铝合金加工用Nd：YAG激光器 189
Nd：YAG激光器基础 189
Kf≥45 μm·rad的Nd：YAG激光器 198
Kf≤15μm·rad的Nd：YAG激光器 200
8．4高强铝合金加工用激光器比较 201
高强铝合金加工用激光器性能比较 201
高强铝合金加工用激光器经济性比较 203
参考文献 204
第九章 大功率激光光束传输与聚焦 205
9．1引言 205
9．2大功率激光束的描述及光束质量 206
大功率激光束的分类 207
光束质量 207
基模激光束 210
相干混合模激光束 211
非相干混合模激光束 212
Gauss-Schnell激光束 213
9．3相干混合模激光束的传输与聚焦 213
相干混合模激光束的传输 214
奇数模对光束横截面强度分布的影响 214
混合模激光束的聚焦特性 217
最小光强起伏的激光加工光学系统的设计 224
光束横截面强度分布对激光焊接的影响 225
焊接结果与分析 226
9．4基于光束质量的大功率多模激光束的传输、变换与聚焦 229
多模激光束的传输 229
多模激光束的聚焦与焦点偏移 230
多模激光束变换原理 231
大范围多模激光束的聚焦 233
焦点偏移对激光加工的影响 235
激光束的加工范围 236
9．5大功率激光束诱导的热效应 239
反射镜冷却性能对光束传输的影响 239
激光固体热透镜效应 239
空气热透镜效应 240
参考文献 245
第十章 激光加工过程及加工质量监测 247
10．1引言 247
高强铝合金激光加工过程及质量监测的意义 247
监测对象和方法 249
技术网络图 250
10．2大功率激光束光斑的监测 251
功率／能量的测量 251
时间参数测量 252
光束空间参数测量 253
大功率光束诊断技术 254
空心探针测量光束质量 256
几种测量仪器的比较 277
10．3激光与材料作用过程的监测 277
高速摄影法监测作用体系 278
采样信号对光致等离子体监测 282
对工件物理参数和加工质量指标实时监测 290
10．4跟踪监测 291
10．5小结 296
参考文献 296