激光焊接技术的原理及发展状况

激光焊接的发展及研究现状

摘要：简要介绍了激光和激光器的原理和发展状况，激光焊接的原理和工艺，激光复合技术的发展状况，激光光焊接的特点，比较了几种常用的激光器；简述了激光焊接在汽车制造业中的应用。

关键字：激光；焊机激光器；激光复合技术；焊接机器人；汽车制造

1前言

焊接作为一种实现材料永久性连接的方法，被广泛用于机械制造、石油化工、桥梁、船舶、建筑、动力工程、交通车辆、航空航天等各个部门，已成为机械制造行业中不可缺少的加工工艺。而且，随着国民经济的发展，其应用领域还将不断的被拓宽[1]。

激光作为一个20世纪以来，继原子能、计算机、半导体之后，人类的又一重大发明，以其高能量密度、高精度、适应性强等特点，作为切割和焊接的新手段应用于工业生产，具有很大的发展潜力。激光焊接在工业生产中充分发挥了其先进、快速、灵活的加工特点，它既是工业新产品开发的技术保证，又是高质量、低成本生产不可或缺的技术手段[2]。

2激光焊接的发展背景

1）激光的发展

激光的最初的中文名叫做“镭射”、“莱塞”，是它的英文名称LASER的音译，是取自英文Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation的各单词头一个字母组成的缩写词。意思是"通过受激发射放大的光"。1964年按照我国著名科学家钱学森建议将“光受激发射”改称“激光”[1]。

激光的原理早在1916年已被著名的美国物理学家爱因斯坦发现，但直到1960年激光才被首次成功制造。激光是在有理论准备和生产实践迫切需要的背景下应运而生的，它一问世，就获得了异乎寻常的飞快发展，激光的发展不仅使古老的光学科学和光学技术获得了新生，而且导致整个一门新兴产业的出现。激光可使人们有效地利用前所未有的先进方法和手段，去获得空前的效益和成果，从而促进了生产力的发展。

2）焊接用激光器的发展

由于激光具有非常好的优点，上世家70年代，激光技术就已经开始在焊接领域应用，目前在焊接方法领域的研究比例中，激光焊接约占20%，经次于气体保护焊。焊接用激光器要求功率密度高（104—105W/cm2）、功率密度分布呈基模态、光束质量好。常用的焊接激光器主要包括如下几种:

（1）CO2气体激光器；

以CO2气体作为工作物质的气体激光器。结构简单、造价低；操作方便；工作介质均匀，

光束质量好；以及能长时间较稳定地连续工作的优点。这也是目前品种最多、应用广泛的一类激光器氦－氖激光器是最常用的一种。

图2气体激光器原理

（2）Nd：Y AG激光器、碟形YAG激光器；

是以钇铝石榴石晶体为基质的一种固体激光器，钇铝石榴石的化学式是Y3Al5O15,简称为Y AG。

图3Y AG激光器工作原理

（3）光纤激光器；

（4）半导体激光器；

表1 几种焊接激光器性能参数的比较

3）焊接机器人的发展

将激光用于焊接机器人是激光焊接的一种重要形式。焊接机器人具有多自由度、编程灵活、自动化程度高、柔性程度高等特点，是焊接生产线的重要组成部分。将激光器安装在焊接机器人上进行焊接，大大提高了焊接机器人的焊接质量和适用范围，在船板、汽车生产线中激光焊接机器人具有越来越重要的地位。图4为CO2激光焊接机器人进行焊接的示意图[3]

图4 CO2激光焊接机器人进行焊接的示意图

3 激光焊的原理和工艺

激光对金属材料的焊接，本质上是激光与非透明物质相互作用的过程。这个过程极其复杂，微观上是一个量子过程，宏观上则表现为反射、吸收、熔化、汽化等现象。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—105 W/cm2为热传导焊，此时熔深浅、焊接速度慢；功率密度大于105—107 W/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。

激光与工件作用过程中的会出现自振荡效应，其熔池、熔池中的小孔、金属的流动现象有周期性变化。这种振荡的频率与激光束的参数、金属的热物理性能和金属蒸气的动力学特征有关。熔池的周期性变化会在焊缝中产生两个特有的现象：一个是充满金属蒸气的气孔，由于发生周期性变化，同时熔池的金属又在它的周围从前向后沿流动，加上金属蒸发造成的扰动，有可能将小孔拦腰截断，使蒸气留在焊缝中，凝固后形成气孔，另一个是焊缝根部熔深的周期性变化，这与小孔的周期性变化有关[4]。

图5 激光焊熔池示意图

激光焊接的功率密度、脉冲波形、离焦量及焊机速度与辅助吹风是影响激光焊接质量的重要因素，它们的有机配合决定了最终焊接质量的好坏[6]。激光焊接与其它传统焊接工艺相比，有着许多优点。其最主要的优势之一就是能够将激光束集中于非常狭小的区域，从而产生高能量密度的热源，随后，该集中热源快速扫过被焊接缝，在这方面，激光焊接可与电子束焊接相比拟[7]，同时激光束的紧密聚集、热量向工件的有效传递以及狭小的热影响区等优点，也带来了接头装配的难题，很小的组装偏差就会导致焊接条件较大的变化，甚至很窄的间隙（≤0. 1mm）也能引起激光辐射耦合的缺陷和热效率的降低。

为了解决激光焊接接头装配精度高和间隙要求高，焊缝易出现气孔、裂缝和咬边等缺陷和设备投资大，能量转换率低的缺点，近年来激光焊接的发展趋势之一就是激光复合技术。如激光+电弧的联合焊接方法，它集中了激光焊接的焊缝深宽比大、热影响区小、焊接速度快、焊接线能量低、焊接变形小、聚焦后的光斑直径小和能量密度高的优点和电弧焊接的设备投资小、对间隙不明感、能填充金属的优点。取得了增加激光吸收率、增加熔深和稳定电弧的效果。激光复合技术除了激光+电弧之外，还开发了激光—高频焊、激光压焊和激光钎焊等其它综合性的技术[3][7]，拓宽了激光焊接的应用范围和使用效果，推动了激光焊接技术的进一步发展。

电弧焊

激光焊

激光+电弧

图6 激光+电弧焊接示意图图7 三种焊接条件下的焊缝熔深

4 激光焊接在汽车制造业中的应用

汽车工业的发展对车体质量提出了更高的要求。激光焊接、切割技术不仅在加工质量方面优于传统加工方法，而且生产效率也得到显著提高。如图7所示，在2l世纪中，激光焊接、切割技术在汽车制造领域必将起到至关重要的作用[10]。

图8 激光加工技术在汽车上的应用

激光焊接在汽车制造中的整个工艺主要包括3大类型，即：不等厚板的激光拼焊；车身总成与分总成的激光组焊；汽车零部件的激光焊接。

拼焊板最初是20 世纪60 年代日本本田汽车公司利用边角小料做车身内板而采用的一项技术；从20世纪80 年代中期开始，激光拼焊板作为新技术在欧洲、美国、日本得到了广泛的关注[8]。激光拼焊是在车身设计制造中，根据车身不同的设计和性能要求，将不同厚度、不同材质、不同或相同性能的板材通过激光裁剪和拼装技术连接成一整体，再经冲压成形为车身某一部件[9]。

激光深熔焊技术以其较高的焊接速度和优良的连接质量，大大提高了激光焊接技术在车身制造领域的应用。激光焊接技术运用于汽车车身能大幅度提高汽车的刚度、强度和密封性；降低车身重量并达到节能的目的；提高车身的装配精度，使车身的刚度提升30%，从而提高车身的安全性；降低汽车车身制造过程中的冲压和装配成本，减少车身零件的数目并提高车身一体化程度；使整个车身强度更高，安全性更好，并且降低了车辆行驶过程中的噪音和震动，改善了乘坐舒适性。

汽车零部件焊接采用激光焊代替传统焊接，零件焊接部位几乎没有变形，焊接速度快，而且不需要焊后热处理，目前激光焊接广泛用到变速器齿轮、气门挺杆、车门铰链、传动轴、转向轴、发动机排气管、离合器、增压器轮轴及底盘等汽车部件的制造中，成为汽车零部件制造的标准工艺

5 结论

激光焊接技术发展到今天，其逐步取代电弧焊、电阻焊等传统焊接方法的趋势已不可逆转，在未来的21世纪中，激光焊接技术在材料连接领域必将起到至关重要的作用。

参考文献

[1] 王宗杰.熔焊方法及设备.机械工业出版社.高能束流焊.激光焊.2011.1

[2] 陈根余，梅丽芳，张明军，刘旭飞，王祖建.激光焊接、切割在汽车制造中的应用.激光与光电子学进展.2009.9：17~23

[3] 潘际銮，郑军，屈岳波.激光焊接技术的发展.第五届全国计算机在焊接中的应用学术与技术交流会文集.2008.10.29~2008.11.3

[4] 刘胜新.特种焊接技术问答.激光焊.机械工业出版社.2009.2:105~124

[5] 中国机械工程学会焊接学会.焊接手册.第一卷.高能束焊.激光焊接与切割.2007.10:507~541

[6] 张文举.浅析激光焊接技术的工艺与方法.HEILONGJIANG SCIENCE AND TECHNOLOGY INFORMATION.2011（6）:65

[7] 曹朝霞.电弧辅助激光焊接技术及其应用.包头职业技术学院学报.2009，10（1）:16~38

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[9] 杨忠敏. 现代汽车生产中的激光焊接技术[J]. 客车技术与研究，2008, (3): 45~48

[10] 孔淑华，贾磊，袁宗杰，周学鑫.激光焊接技术在一汽·大众白车身

，焊接中的应用.Electric Welding Machine.2010.5,40(5).19~26

DEVELOPMENT OF THE LASER WELDING TECHNIQUE AND

RESEARCH STATUS

Abstract:This paper introduces the principle and development of the laser technique,laser welding principle and process,laser composite technology development situation,the characteristics of laser light welding and compares some kinds of welding laser machines.Briefly laser welding the application in automobile manufacturing industry.

Kewords:laser welding laser laser composite technology laser welding robot automobile making

焊接技术现状及展望

浅析我国焊接技术的现状与未来发展 【摘要】在我国制造业发展的过程中，焊接技术是人们常用的加工工艺。本文通过对我国现阶段焊接技术的发展现状进行简要的介绍，阐述了我国焊接技术的未来发展趋势，以供相关人士参考。 【关键词】焊接技术；材料；发展现状；发展趋势 随着科学技术的不断发展，焊接技术也在进行不断的创新和发展，这不仅有利于我国社会经济建设，还有效的促进了我国现代制造业的发展。目前，人们为了推动缓解制造技术的创新和发展，也将许多先进的科学技术和科学理念应用到其中。下面我们就对我国焊接技术的现状和未来发展趋势进行介绍。 一、我国当前焊接技术的发展现状 目前，在我国社会经济发展的过程中，人们对生活水平的要求也越来越高，而钢结构材料作为我国城市建设、社会发展的基础材料之一，人们对其材料性能的要求也在逐渐的提高，因此我们在对其进行相关的加工处理施工的时候，人们就对焊接技术进行严格的要求，从而使其焊接技术的加工处理效果满足工程设计的相关要求。而随着电子信息化时代的到来，人们也将许多先进的科学技术应用到了焊接加工技术当中，从而实现了焊接技术的自动化。这不仅有效的加快了焊接施工的工作效率，还大幅的提高了焊接的质量。目前，我们也已经将焊接技术应用到各个行业当中，并且还充分的利用了计算机技术和防治设计受到，来对焊接过程中产生的应力变形进行相关的控制。如今，在我国焊接技术创新发展的过程中，人们已经开始全面的对焊接介绍的内容展开了全面的分析，进而有利于我国焊接技术的发展。 二、当前我国焊接学科研究成就及进展 1.高品质焊接材料的生产与应用 钢铁生产技术的产生和发展都和焊接技术有着密切的关系，人们可以通过焊接来对钢铁材料的性能进行全面的提高。但是，在对其进行焊接施工处理的过程中，施工人员没有严格的按照工程施工的相关标准来对其进行焊接处理，使其自身结构的平衡性结晶组织出现问题，那么这就对钢铁焊接材料的品质有着一定的影响。为此要实现高品质焊接材料的生产，施工人员就要结合相关的焊接要求，来对其焊接材料、金属质量以及纯度等各个方面进行严格的控制，尽可能的避免人们在对金属材料进行焊接加工处理的过程中出现问题。而随着科学技术的不断进步，人们也将焊接技术应用到了复合合金材料的加工制作当中，这就给我国焊接技术带来了新的发展空间和挑战。目前，人们在对金属材料进行焊接加工的过程中，药芯焊丝技术在其中有着十分重要的作用，因此在对其焊接施工前，施工人员就要对其进行严格的要求。不过，和国外发达国家相比，我国在药芯焊丝的生产技术上还存在着一定的缺陷，为此我们在对高品质焊接材料进行生产和应用的过程中，我们还要向发达国家的生产制造工艺多的学习。 2.对无铅连接材料及无铅可靠性技术与标准的突破 随着科学技术的不断发展，人们也将焊接施工技术应用到了电子电气产品的加工生产当中。但是，由于多数电子电气产品中都含铅以及其他的有毒有害物质，这对周围的生态环境有着极其严重的影响。因此，我们电子工业发展的过程中，就开始对无铅连接材料进行研究开发。近年来，人们在对无铅连接材料进行研究的过程中，也将许多的先进的科学技术应用的其中，从而通过多种科学技术的有机结合，来使得无铅连接材料的整体性能进行有效的提高，而且人们还可以在其中添加适量的微量元素，来改善无铅连接材料的物理性能，使其可靠性得到明显的增强。目前，我国在无铅连接材料研发试验中，对其无铅绿色电气电子产品的开发以

激光焊接分析

一、原理 原理分类： 热传导型焊接：功率密度小于104~105W/cm2为热传导焊，此时熔深浅、焊接速度慢；热传导型激光焊接，需控制激光功率和功率密度，金属吸收光能后，不产生非线性效应和小孔效应。激光直接穿透深度只在微米量级，金属内部升温靠热传导方式进行。 激光深熔焊接：功率密度大于105~107W/cm2时，金属表面受热作用下凹成“小孔”，形成深熔焊，具有焊接速度快、深宽比大的特点。 1.透射或反射镜聚焦后可获得直径小于0.01mm、功率密度高达106~l012W/cm2的能束。 2.微观上是一个量子过程，宏观上则表现为反射、吸收、加热、熔化和汽化等现象。激光焊时,激光照射到被焊接件的表面，与其发生作用，一部分被反射，另一部分进入焊件内部。 3.加热：光子的能量→晶格的热振动能，温度升高，达到2500℃。 熔化和汽化：当功率密度大于106W/cm2时，被焊材料会产生急剧的蒸发。被焊材料蒸发，

①光束焦斑 ②透镜焦距，最短焦深多为焦距126mm； ③焦点位置，通常焦点的位置设置在工件表面之下大约所需熔深的1/4处。 2.材料吸收值 （1）材料的电阻系数，材料吸收率与电阻系数的平方根成正比，而电阻系数又随温度而变化； （2）材料的表面状态（或者光洁度）对光束吸收率有较重要影响； 3.焊接速度 提高速度会使熔深变浅，但速度过低又会导致材料过度熔化、工件焊穿。（需要一个速度范围） 4.保护气体 （1）使工件在焊接过程中免受氧化；

（2）保护聚焦透镜免受金属蒸气污染和液体熔滴的溅射； （3）驱散高功率激光焊接产生的等离子屏蔽； 等离子云对熔深的影响在低焊接速度区最为明显。当焊接速度提高时，它的影响就会减弱。吹气方法学问大啊！ 5.焊接起始、终止点的激光功率渐升、渐降控制。 起始和终止端产生凹坑，为了防止这个现象发生，可对功率起止点编制程序，使功率起始和终止时间变成可调，即起始功率用电子学方法在一个短时间内从零升至设置功率值，并调节焊接时间，最后在焊接终止时使功率由设置功率逐渐降至零值。 6.焊缝形状 （1）直线型 （2）正弦型 （3）摇摆型：稳定性高±15% 7.焊缝长度

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

电弧焊技术现状及发展方向

电弧焊技术现状及发展方向 学习了焊接导论，感觉对焊接有了初步的了解，并非当初我所想象的那样整天拿着焊枪，戴着面罩的样子，这只是普通的手工焊而已，还有许多的焊接方法，例如气体保护焊、埋弧焊、电弧焊等。 焊接是一种重要的材料加工工艺，它与金属切削加工、压力加工、铸造、热处理等金属加工一起构成的金属加工技术，是现代机器制造业重要的加工技术，它广泛的应用于石油化工、电力、航空航天、海洋工程、核动力工程、微电子技术、桥梁、船舶、潜艇，以及各种金属结构等工业部门，据不完全统计全世界年产量的钢和大量的非铁合金，都是通过焊接而付诸使用的。可以毫不夸大的说，没有现代焊接技术的发展，就不会有现代工业和科学技术的今天，焊接技术的发展水平是衡量一个国家科学技术先进程度的重要标志之一。 一、电弧焊技术现状 焊接是一种重要的材料加工工艺，它与金属切削加工、压力加工、铸造、热处理等金属加工一起构成的金属加工技术，是现代机器制造业重要的加工技术，它广泛的应用于石油化工、电力、航空航天、海洋工程、核动力工程、微电子技术，桥梁、船舶、潜艇，以及各种金属结构等工业部门，据不完全统计全世界年产量的钢和大量的非铁合金，都是通过焊接而付诸使用的。可以毫不夸大的说，没有现代焊接技术的发展，就不会有现代工业和科学技术的今天，焊接技术的发展水平是衡量一个国家科学技术先进程度的重要标志之一。 随着生产的发展和科学技术的进步，焊接已成为—门独立的学科，并广泛应用于宇航、航空、核工业、造船、建筑及机械制造等工业部门，在我国的国民经济发展中，尤其是制造业发展中，焊接技术是一种不可缺少的加工手段。以西气东输工程项目为例，全长约4300公里的输气管道，焊接接头的数量竟达35万个以上，整个管道上焊缝的长度至少1万5千公里。离开焊接，简直无法想象如何完成这样的工程。 (一)电弧焊的优点 1、高效、节能并能够自动调节焊接参数的智能型逆变焊机将逐取代手弧焊和普通晶闸管焊机，而且焊机的操作趋向于简单化、智能化，以符合当今淡化操作技能的趋势。 2、在汽车上、造船、工程机械和航空等领域，适用于不同场合的智能化焊接机器人较为广泛的应用，大幅度提高了焊接质量和生产效率。 3、电弧焊的逐步推广使用，大大的减少了劳动力，提高了生产的效率，促进了经济的发展。 （二）焊接自动化技术 随着数字化技术日益成熟，代表处动地接技术的数字焊机、数字化控制技术业已稳步进入市场。三峡工程、西气东输工程、航天工程、船舶工程等国家大型基础工程，有效地促进了先进焊接特别是焊接自动化技术的发展与进步。汽车及零部件的制造对焊接的自动化程度要求日新月异。我国焊接产业逐步走向“高效、自动化、智能化”。目前我国的焊接自动化率还不足30%，同发达工业国家的80%差距甚远。从20世纪未国家逐渐在各个行业推广自动焊的基础焊接方式

激光焊接的工艺参数及特性分析讲解

激光焊接的工艺参数及特性分析 一、激光焊接的工艺参数：1、功率密度。功率密度是激光加工中最关键的参数之一。采用较高的功率密度，在微秒时间范围内，表层即可加热至沸点，产生大量汽化。因此，高功率密度对于材料去除加工，如打孔、切割、雕刻有利。对于较低功率密度，表层温度达到沸点需要经历数毫秒，在表层汽化前，底层达到熔点，易形成良好的熔融焊接。因此，在传导型激光焊接中，功率密度在范围在104~106W/cm2。2、激光脉冲波形。激光脉冲波形在激光焊接 一、激光焊接的工艺参数： 1、功率密度。功率密度是激光加工中最关键的参数之一。采用较高的功率密度，在微秒时间范围内，表层即可加热至沸点，产生大量汽化。因此，高功率密度对于材料去除加工，如打孔、切割、雕刻有利。对于较低功率密度，表层温度达到沸点需要经历数毫秒，在表层汽化前，底层达到熔点，易形成良好的熔融焊接。因此，在传导型激光焊接中，功率密度在范围在104~106W/cm2。 2、激光脉冲波形。激光脉冲波形在激光焊接中是一个重要问题，尤其对于薄片焊接更为重要。当高强度激光束射至材料表面，金属表面将会有60~98%的激光能量反射而损失掉，且反射率随表面温度变化。在一个激光脉冲作用期间内，金属反射率的变化很大。 3、激光脉冲宽度。脉宽是脉冲激光焊接的重要参数之一，它既是区别于材料去除和材料熔化的重要参数，也是决定加工设备造价及体积的关键参数。 4、离焦量对焊接质量的影响。激光焊接通常需要一定的离焦，因为激光焦点处光斑中心的功率密度过高，容易蒸发成孔。离开激光焦点的各平面上，功率密度分布相对均匀。离焦方式有两种：正离焦与负离焦。焦平面位于工件上方为正离焦，反之为负离焦。按几何光学理论，当正负离做文章一相等时，所对应平面上功率密度近似相同，但实际上所获得的熔池形状不同。负离焦时，可获得更大的熔深，这与熔池的形成过程有关。实验表明，激光加热50~200us材料开始熔化，形成液相金属并出现问分汽化，形成市压蒸汽，并以极高的速度喷射，发出耀眼的白光。与此同时，高浓度汽体使液相金属运动至熔池边缘，在熔池中心形成凹陷。当负离焦时，材料内部功率密度比表面还高，易形成更强的熔化、汽化，使光能向材料更深处传递。所以在实际应用中，当要求熔深较大时，采用负离焦；焊接薄材料时，宜用正离焦。 二、激光焊接工艺方法： 1、片与片间的焊接。包括对焊、端焊、中心穿透熔化焊、中心穿孔熔化焊等4种工艺方法。

激光焊接技术应用及发展趋势

激光焊接技术应用及其发展趋势 摘要：本文论述了激光焊接工艺的特点、激光焊接在汽车工业、微电子工业、生物医学等领域的应用以及研究现状，激光焊接的智能化控制，论述激光焊接需进一步研究与探讨的问题。关键词：激光焊接；混合焊接；焊接装置；应用领域 引言 激光焊接是激光加工材料加工技术应用的重要方面之一。70年代主要用于焊接薄壁材料和低速焊接，焊接过程属于热传导型，即激光辐射加热工件表面，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、峰值功率和重复频率等参数，使工件熔化，形成特定的熔池。由于激光焊接作为一种高质量、高精度、低变形、高效率和高速度的焊接方法，随着高功率CO2和高功率的Y AG激光器以及光纤传输技术的完善、金属钼焊接聚束物镜等的研制成功，使其在机械制造、航空航天、汽车工业、粉末冶金、生物医学微电子行业等领域的应用越来越广。目前的研究主要集中于C02激光和YAG激光焊接各种金属材料时的理论，包括激光诱发的等离子体的分光、吸收、散射特性以及激光焊接智能化控制、复合焊接、激光焊接现象及小孔行为、焊接缺陷发生机理与防止方法等，并对镍基耐热合金、铝合金及镁合金的焊接性，焊接现象建模与数值模拟，钢铁材料、铜、铝合金与异种材料的连接，激光接头性能评价等方面做了一定的研究。 一、激光焊接的质量与特点 激光焊接原理：激光焊接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，金属吸收激光转化为热能使金属熔化后冷却结晶形成焊接。图1显示在不同的辐射功率密度下熔化过程的演变阶段[2]，激光焊接的机理有两种： 1、热传导焊接 当激光照射在材料表面时，一部分激光被反射，一部分被材料吸收，将光能转化为热能而加热熔化，材料表面层的热以热传导的方式继续向材料深处传递，最后将两焊件熔接在一起。 2、激光深熔焊 当功率密度比较大的激光束照射到材料表面时，材料吸收光能转化为热能，材料被加热熔化至汽化，产生大量的金属蒸汽，在蒸汽退出表面时产生的反作用力下，使熔化的金属液体向四周排挤，形成凹坑，随着激光的继续照射，凹坑穿人更深，当激光停止照射后，凹坑周边的熔液回流，冷却凝固后将两焊件焊接在—起。 这两种焊接机理根据实际的材料性质和焊接需要来选择，通过调节激光的各焊接工艺参数得到不同的焊接机理。这两种方式最基本的区别在于：前者熔池表面保持封闭，而后者熔池则被激光束穿透成孔。传导焊对系统的扰动较小，因为激光束的辐射没有穿透被焊材料，所以，在传导焊过程中焊缝不易被气体侵入；而深熔焊时，小孔的不断关闭能导致气孔。传导焊和深熔焊方式也可以在同一焊接过程中相互转换，由传导方式向小孔方式的转变取决于施加于工件的峰值激光能量密度和激光脉冲持续时间。激光脉冲能量密度的时间依赖性能够使激光焊接在激光与材料相互作用期间由一种焊接方式向另一种方式转变，即在相互作用过程中焊缝可以先在传导方式下形成，然后再转变为小孔方式。 1、激光焊接的焊缝形状 对于大功率深熔焊由于在焊缝熔池处的熔化金属，由于材料的瞬时汽化而形成深穿型的圆孔空腔，随着激光束与工件的相对运动使小孔周边金属不断熔化、流动、封闭、凝固而形成连续焊缝，其焊缝形状深而窄，即具有较大的熔深熔宽比，在高功率器件焊接时，深宽比可达5：l，最高可达10：1。图2显示四种焊法在316不锈钢及DUCOLW30钢上的焊缝截面形

激光焊接工艺参数

激光焊接原理与主要工艺参数 1．激光焊接原理 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104~105 W/cm2为热传导焊，此时熔深浅、焊接速度慢；功率密度大于105~107 W/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。 其中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。 用于齿轮焊接和冶金薄板焊接用的激光焊接机主要涉及激光深熔焊接。下面重点介绍激光深熔焊接的原理。 激光深熔焊接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2500 0C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。上述过程的所有这一切发生得如此快，使焊接速度很容易达到每分钟数米。 2. 激光深熔焊接的主要工艺参数 1)激光功率。激光焊接中存在一个激光能量密度阈值，低于此值，熔深很浅，一旦达到或超过此值，熔深会大幅度提高。只有当工件上的激光

现代焊接技术发展的现状及前景

现代焊接技术发展的现状及前景 【摘要】焊接作为一门制造技术，在制造业中起着重要作用。没有一种技术能像焊接技术那样被制造商如此普遍地用于金属及合金的高效连接，并在其产品中产生如此多的附加值。 【关键词】现代;焊接技术;发展;现状;前景 目前焊接广泛应用于各种材料的连接，并采用了诸如激光、电子束焊等先进技术，无论是在建筑、桥梁行业，还是在车辆、计算机及医疗机械行业，绝大多数产品离开焊接技术就根本无法制造。特别是有了异种材料和非金属构料的连接技术和在产品形状与设计方面的创新制造方法，焊接技术的未来充满了希望。 1.焊接技术发展的现状 近年来随着制造业的蓬勃发展，提高焊接生产的生产率，保证产品质量，实现焊接生产的自动化和智能化越来越受到焊接生产企业的重视。现代智能控制技术、数字化信息处理技术、图像处理及传感器技术、高性能CPU芯片等现代高新技术的融入，使现代焊接技术取得了长足进步。 1.1焊接工艺高速高效化 以实现高速度、高熔敷率、高质量的焊接工艺为目标，国内外在多牡多弧焊接工艺、多元气体保护焊接工艺、活性化焊接新工艺等方面开展了广泛深入的研究，且取得了显著成效。 在多丝多弧焊接新：工艺方面，日本、瑞士、德国等国公司在多根焊丝配以单个或多个电源方面开展了大量的焊接研究丁作，在提高焊接生产速度和金属熔敷率方面取得了一些实用化的成果。例如日本的藤村告史开发的多丝焊接系统，可用于角焊缝的高速焊接，焊速可以达到1.8m/min。 基于上述思想，伴随着新型的功能强大的数字信息处理DSP的出现，Fronius 公司推出了全数字化焊接电源，随后Panosonic等公司也推出了各自的数宁化焊接电源产品，并相继；进入中国市场。数字化焊接电源实现了柔性化控制和多功能集成，具有控制精度高、系统稳定性好、产品一致性好、功能升级方便等优点。 1.2焊接质量控制智能化技术 焊缝跟踪是保证自动焊接质量的关键。在焊缝自动跟踪方面，采用的技术及获得的成果比较多。在熔滴过渡控制方面，由于焊接电源控制数字化技术的发展及先进电子元件在焊接领域的应用，使得对熔淌控制的研究达到了相当高水平。 1.3焊接生产自动化及智能化技术水平

激光焊接文献综述

文献综述 激光焊接是激光加工材料加工技术应用的重要方面之一。70年代主要用于焊接薄壁材料和低速焊接，焊接过程属于热传导型，即激光辐射加热工件表面，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、峰值功率和重复频率等参数，使工件熔化，形成特定的熔池。由于激光焊接作为一种高质量、高精度、低变形、高效率和高速度的焊接方法，它已成功地应用于微小型零件焊接中。 随着高功率CO2和高功率的YAG激光器以及光纤传输技术的完善、金属钼焊接聚束物镜等的研制成功，使其在机械制造、航空航天、汽车工业、粉末冶金、生物医学微电子行业等领域的应用越来越广，开辟了激光焊接的新领域。目前的研究主要集中于C02激光和YAG激光焊接各种金属材料时的理论，包括激光诱发的等离子体的分光、吸收、散射特性以及激光焊接智能化控制、复合焊接、激光焊接现象及小孔行为、焊接缺陷发生机理与防止方法等，并对镍基耐热合金、铝合金及镁合金的焊接性，焊接现象建模与数值模拟，钢铁材料、铜、铝合金与异种材料的连接，激光接头性能评价等方面做了一定的研究。 所有的研究大大地扩大了其应用的领域范围，主要应用于：制造业应用、粉末冶金领域、汽车工业、电子工业、生物医学、其他领域如对BT20钛合金、HEl30合金、Li-ion电池等激光焊接。 激光焊接主要是通过高能激光脉冲来实现的。激光电源首先把脉冲氙灯点着。激光电源对氙灯脉冲放电，形成一定频率，一定脉宽的光波，该光波经过聚光腔辐射到Nd3+ YAG激光晶体上，激发Nd3+YAG激光晶体发光，再经过激光谐振腔谐振之后，发出波长为1.06um脉冲激光，该脉冲激光经过扩束、反射、聚焦后打在所要焊接的物体上;在计算机系统控制下，移动数控工作台，从而完成焊接。焊接时需要的脉冲激光频率、脉宽、工作台速度、移动方向等通过计算机来控制。通过对机关电源的频率、脉宽的不同设定可调节控制脉冲激光的能量。 这里的脉冲激光焊机主要由激光电源、PC数控系统、光学系统、冷却系统、CCD监视系统及吹起装置等组成。 激光焊接的特点是被焊接工件变形极小，几乎没有连接间隙，焊接深度/宽度比高，因此焊接质量比传统焊接方法高。但是，如何保证激光焊接的质量，也就是激光焊接过程监测与质量控制是一个激光利用领域的重要内容，包括利用电感、电容、声波、光电等各种传感器，通过电子计算机处理，针对不同焊接对象和要求，实现诸如焊缝跟踪、缺陷检测、焊缝质量监测等项目，通过反馈控制调节焊接工艺参数，从而实现自动化激光焊接。在激光焊接中，光束焦点位置是最关键的控制工艺参数之一，在一定激光功率和焊接速度下，只有焦点处于最佳位置范围内才能获得最大熔深和好的焊缝形状。在实际激光焊接中，为了避免和减少影响焦点位置稳定性的因素，需要专门的夹紧和设备技术，这种设备的精确程度与激光焊接的质量高低是相辅相成的。 与其它传统焊接技术相比，激光焊接的主要优点是：

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，

现代焊接技术发展现状及未来趋势

现代焊接技术发展现状及未来趋势 发表时间：2019-07-19T15:17:10.723Z 来源：《基层建设》2019年第12期作者：魏紫印 [导读] 摘要：现阶段我国工艺的实际发展情况来看，焊接在多种材料的连接中都有着广泛应用，而且随着各项科技的不断发展，焊接技术也得到了快速发展。 身份证号码：13018119890106XXXX 河北石家庄 050000 摘要：现阶段我国工艺的实际发展情况来看，焊接在多种材料的连接中都有着广泛应用，而且随着各项科技的不断发展，焊接技术也得到了快速发展。焊接技术在建筑行业、医疗设备、机械等各个方面都有着广泛应用，可以说没有了焊接技术的支持，这些行业都无法正常发展。 关键词：焊接技术；缺点；趋势；现状 1?我国焊接技术在应用过程中的缺点 从目前我国焊接技术的发展情况来看，焊接技术主要应用在钢结构加工制造中，随着人们对钢结构材料质量要求的不断提升，人们对加工钢结构过程中应用的焊接技术也提出了更高的要求，以确保焊接质量能够达到人们期望的要求。随着信息化和电子信息技术的快速发展，焊接技术在各个行业的应用都变得更加广泛，同时也使焊接技术实现了自动化。在焊接过程中，利用计算机对焊接的进程进行控制，可以使焊接的准确度和精度都得到提升，这也使我国焊接技术得到了进一步提高。从我国焊接技术的整体发展情况来看，我国焊接技术在整体发展过程中存在的缺陷仍然较多，主要体现在以下几个方面： （一）较长焊接和厚板焊接技术落后较为严重，这不仅会对焊机效率造成影响，而且还会对焊接的质量造成不良影响，从而会对企业的经济效益造成不良影响。 （二）焊接技术自动化水平偏低。在具体焊接过程中对自动化进行应用，可以降低成本。我国在焊接方面与发展国家相比，焊接自动化水平具有较大提升空间。企业要想取得长远发展，获取良好的经济效益，就必要加强对焊接自动化技术的合理应用。 （三）焊接构件容易出现热、冷裂纹。热裂纹是在高温环境下生成的，其会对焊接的质量造成不良影响。冷裂纹是焊缝在冷却时，温度未达到马氏体转变温度，从而形成裂纹，通常来说，冷裂纹会在焊接完成后，立即出现。 （四）焊接人员专业技术水平有待进一步提高。我国焊接行业的实际发展情况来看，人员对焊接技术知识掌握得较少，同行业标准相比，存在的差距较大，这样就导致焊接产品质量难以得到提升。 2?现代焊接技术的发展现状 经济的发展带动了制造业得到发展，焊接技术也得到了显著提升，焊接产品的生产效率也得到了进一步提高，而在实际生产过程中，通过何种方式，在确保焊接产品质量可以达到要求的基础上，实现焊接生产自动化和智能化已经成为了焊接行业发展过程中的核心任务。 2.1?焊接工艺高效化 为了促进焊接行业的发展，需要对现今的焊接工艺进行合理优化，使传统焊接工艺成为高质量、高效、高速的焊接工艺，从而满足焊接需求。从焊接工艺的发展情况来看，国内外都投入了大量的财力和精力，在活性焊接工艺、多元气体保护焊接工艺方面也都取得了不错的成绩。同时，在焊接速度的研究方面上也取得了一定进步，这也提升了焊接产品的效率。近几年，随着国内外对数字化焊接和高新信息处理技术各项内容的关注，我国在焊接市场也引入了相应的先进技术产品。通过对数字化焊接电源的合理应用，使原来刻板的刚性化控制能够得到改善，从而实现对整个焊接过程中的柔性化控制，以及多功能集成，而对于焊接精度、焊接过程稳定性、产品一致性等各个方面要求更高的产品，对焊接技术的发展可以起到一定的促进作用，从而使焊接工艺能够实现高效和高速化。 2.2?优化焊接质量 焊接产品的质量是其中最为关键的一项内容，如果在实际作业过程中，焊接质量无法达到产品对质量的要求，这会限制产品后期的应用寿命，在焊接过程中，对焊缝跟踪技术进行合理应用对于控制质量有着重要意义。焊接行业在发展、以及对焊接技术进行研究过程中，对焊缝跟踪技术方面的投入较多，也使其成为了一种成熟的焊接技术。例如，在先进的熔滴过渡控制中已经引入了数字化焊接电源，并且在系统中对先进的电子元件进行了合理应用，这也使得控制熔淌更为简单，在该方面已经达到了先进国家的水平，这也是焊接行业中的一项重要内容，是确保焊接产品质量能够达到要求标准的一项关键技术。 3?现代焊接技术未来发展的主要趋势 3.1?自动化，智能化 从现阶段的焊接技术的发展情况来看，焊接技术在实际应用过程中与现代制造技术、焊接自动化、焊接科学与工程等各项内容进行合理融合。现阶段，我国焊接工艺自动化率较低，焊接生产机械化及自动化水平都较低，但是，在实际作业过程中，在学习基础上，对现代自动化技术进行合理嫁接改造，通常可以实现突破。近几年，我国在焊接生产自动化、研究焊接生产线、过程中控制智能化等多个方面都取得了显著进步。计算机技术、人工智能、控制理论等都为焊机过程中自动化的实现提供强有力的基础，并且也合理地渗透到了焊机领域中，从实际情况来看，也取得了不错的成果，焊接过程中自动化已经成为了焊机技术在应用与发展过程中的一项要点。焊接过程中控制系统的智能化是焊接自动化的核心，同时也是人们在对焊接技术进行研究的主要方向。 3.2?加强对热源的研究 焊接热源应当具有以下特点：能量密度高度集中、可以快速完成焊接、确保焊缝具有较高质量、焊接热影响区小。现阶段，焊接热源十分丰富，常见的焊接热源有化学热、电弧焊、高频高应热、电子束等。人们对焊机技术的应用与研究过程中，始终都未停止对焊接热源的研究，焊接新热源开发将推动焊接工艺发展，促进新焊接方法产生，每出现一种新热源，都伴随着一批新焊接方法。焊接应用与发展过程中，对现有热源进行改善，对现有热源的开发，应从更加便利、经济方面入手。改善原有热源，在提高效率方面可以扩大激光器能量，对电子束能量进行合理应用，对焊机的性能进行改善，使能量的利用率得到进一步提高，开拓新的更高能量密度的热源，例如将激光添加到电子束中，就是一种不错的方法。 3.3?节能技术的深入研究? 节能技术是现代各个行业在发展过程中必须要考虑的一项内容，焊接行业更是如此。焊接行业在实际发展过程中，发展环保、节能已经成为了必然趋势；同时，采用高效焊接工艺，对于提高焊接作业的具体效率，以及减少能源消耗量来说都有着重大意义。在焊接工艺发

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”

激光焊接技术

激光焊接技术 激光焊接技术属于熔融焊接，以激光束为能源，冲击在焊件接头上。 目录 1基本信息 2激光焊接的优势 3工艺参数 ?激光功率 ?光束焦斑 ?功率控制 4优缺点 5应用 6混合焊接优势 1基本信息 激发电子或分子使其在转换成能量的过程中产生集中且相位相同的光束，Laser来自Light Amplification by Stimulated Emission Radiation的第一个字母所组成。 由光学震荡器及放在震荡器空穴两端镜间的介质所组成。介质受到激发至高能量状态时，开始产生同相位光波且在两端镜间来回反射，形成光电的串结效应，将光波放大，并获得足够能量而开始发射出激光。激光亦可解释成将电能、化学能、热能、光能或核能等原始能源转换成某些特定光频（紫外光、可见光或红外光的电磁辐射束的一种设备。转换形态在某些固态、液态或气态介质中很容易进行。当这些介质以原子或分子形态被激发，便产生相位几乎相同且近乎单一波长的光束-----激光。由于具同相位及单一波长，差异角均非常小，在被高度集中以提供焊接、切割及热处理等功能前可传送的距离相当长。 世界上的第一个激光束于1960年利用闪光灯泡激发红宝石晶粒所产生，因受限于晶体的热容量，只能产生很短暂的脉冲光束且频率很低。虽然瞬间脉冲峰值能量可高达10^6瓦，但仍属于低能量输出。使用钕（ND）为激发元素的钇铝石榴石晶棒（Nd:YAG）可产生1---8KW的连续单一波长光束。YAG激光，波长为1.06uM，可以通过柔性光纤连接到激光加工头，设备布局灵活，适用焊接厚度0.5-6mm。使用CO2为激发物的CO2激光（波长10.6uM），输出能量可达25KW，可做出2mm板厚单道全渗透焊接，工业界已广泛用于金属的加工上。 早期的激光焊接研究实验大多数是利用红宝石脉冲激光器，当时虽然能够获得较高的脉冲能量，但是这些激光器的平均输出功率相当低，这主要是由激光器很低的工作效率和发光物质的受激性所决定的。激光焊接主要使用CO2激光器和YAG激光器，YAG激光器由于具有较高的平均功率，在它出现之后就成为激光点焊和激光缝焊的优选设备。激光焊接与电子束焊接

激光焊接技术的应用及发展

科技文献检索作业 题目：激光焊接技术的应用及发展班级： 姓名： 学号：

激光焊接技术的应用及发展 高伟 （沈阳工业大学材料科学与工程学院辽宁沈阳） 摘要：激光焊接作为一种新型的焊接方法，已经在越来越多的领域得到广泛的应用。本文对激光焊接技术的概况、国内外激光焊接技术的研究现状、激光焊接技术的应用、激光焊接技术的发展等方面进行了综述。希望对激光焊接技术的应用和发展有一个比较全面的了解。 关键字：激光焊接技术应用领域发展 Abstract: As a new technology, laser welding is widely applied in mangy fields. The general situation of laser welding technology, the research situation of domestic and foreign laser welding technology, application of laser welding technology and the development tend of laser welding technology are summaries in this paper. Through this paper we get a quite comprehensive understanding to the laser welding technology application and development. Key words: laser welding, application fields, development 引言 激光焊接作为一种新型的焊接技术已被广泛的应用于IT、医疗、电子、汽车、机械和航天等行业，为优质、高效、无污染和低成本的现代加工生产开辟了广阔的前景。由于具有很高的适应性、很强的加工能力以及更加先进的质量检测手段，激光焊接在许多行业已经逐步取代了一些传统的焊接技术。 1激光焊接技术的概况 目前激光焊接是激光工艺技术应用的核心内容,同样是目前大力发展的一种焊接技术。一些国外发达国家早已将激光焊接技术应用于工业生产方面,而国内在开发激光焊接技术的时候,州门还要拟定起一个匹配于我国工业的发展规划书。随着工业制造的持续发展,高效的加工技术将会是未来工业发展的必然趋势,而激光焊接则符合这一发展趋势。通过长期实践我们总结出,激光焊接在加工业的应用面非常宽,激光焊接术较之常规焊接技术其焊接品质更高,月加工更有效率。 激光焊接的特点是被焊接工件变形极小,焊接深度/宽度比高,热影响区小,因此焊接质量比传统焊接方法高,它们在工业上的应用越来越广泛。激光焊接还具有不受磁场的影响,不局限于导电材料,不需要真空的工作条件并且焊接过程中不产生X射线等优点。随着制造部

激光焊接工艺调研报告详解

激光焊接工艺调研报告引言 21世纪是现代科技高速发展的时代，而激光技术作为目前时代发展中人们所最为瞩目的可击之一，其不仅仅是应用于现代军事领域，同样随着激光技术的日益娴熟以及其本身的制造工艺和应用工艺的普遍化，未来能够在更多的行业得到广泛应用，其中就包括传统制造业。由于传统焊接本身更多是依赖于焊接人员自身的工作经验以及对于焊接目标的目测实现焊接，其往往精度存在一定的偏差性，很难实现高精度项目的作业，而激光焊接无疑能够有效解决这一难题，利用激光技术准确对现有的目标进行准确的焊接，从而大大提升了焊接的准确性和有效性。未来随着工业现代化的迅猛发展，激光焊接技术有着广阔的应用空间。鉴于此，本文主要通过对激光焊接技术的内涵以及分类出发，就目前国内外激光焊接技术研究现状进行综合性、系统性的分析，并由此结合未来制造业发展需求以及激光焊接的特点，对其未来的应用以及发展进行展望。 发展历程 世界上的第一个激光束于1960年利用闪光灯泡激发红宝石晶粒所产生，因受限于晶体的热容量，只能产生很短暂的脉冲光束且频率很低。虽然瞬间脉冲峰值能量可高达10^6瓦，但仍属于低能量输出。 使用钕（ND）为激发元素的钇铝石榴石晶棒（Nd:YAG）可产生1---8KW的连续单一波长光束。YAG激光，波长为1.06uM，可以通过柔性光纤连接到激光加工头，设备布局灵活，适用焊接厚度0.5-6mm。 使用CO2为激发物的CO2激光（波长10.6uM），输出能量可达25KW，可做出2mm板厚单道全渗透焊接，工业界已广泛用于金属的加工上。 20世纪80年代中期，激光焊接作为新技术在欧洲、美国、日本得到了广泛的关注。1985年德国蒂森钢铁公司与德国大众汽车公司合作，在Audi100车身上成功采用了全球第一块激光拼焊板。90年代欧洲、北美、日本各大汽车生产

国内外焊接技术的现状及其发展前景

国内外焊接技术的现状及其发展前景 在现代工业中,焊接技术已广泛用于航天、航空和船舶、海洋结构物及压力锅炉,化工容器、’机械制造等产品的建造。就船舶建造而言,焊接工时要占船体建造总工时的30～40％,由此可见,焊接作为一种加工工艺方法在制造业中的重要 作用。为了实现焊接产品或焊接结构生产的高效率、低，国内外都在大力开发创新新的焊接技术， 国内外焊接技术的新发展 一、电阻点焊 电阻点焊被认为是汽车车身制造中最重要的连接工艺。 二、激光技术和使用激光束加工材料 将激光束焊接与弧焊工艺相结合可以获得一种值得注意的焊接工艺：即CO2激光束与气体保护金属极电弧焊工艺相结合的工艺。采用该工艺，能对不同级别的钢材进行高效率的焊接。 三、等离子弧焊 一种新开发的用于等离子弧焊的焊矩系统，采用反极性电极和选用100~200A焊接电流可以经济有效地焊接铝制零件，焊接质量很好。 四、粉末等离子弧表面堆焊 通过表面堆焊，可以经济有效地制造具有不同特性的零部件。 五、焊接电源 六、机器人和系统 七、热喷涂技术 八、钎焊 九、微连接技术 十一、碳钢和低合金钢的焊接 在第十五届焊接和切割国际展览会上在保护气体方面，建议针对被焊材料和焊接要求的确定所需气体和精细调制的混合气体的发展趋势更加明显了。主要的研发特点是关注改善润湿性能、提高焊接速度和优化焊缝成形。 十二、细晶粒结构钢和高强度钢的焊接 国外新技术开发实例：1，肯倍Wise?焊接工艺软件 -- 更富成效的焊接解决方 案 全球知名的焊接解决方案提供商--芬兰肯倍公司（Kemppi Oy）推出全新智能焊接工艺软件Wise TM。该系列软件与肯倍最新FastMig Pulse与KempArc Pulse 焊接设备配套使用，可提供更多专业功能。 Wise TM系列软件产品可广泛应用于造船与海洋工程、汽车厂等各种焊接领域，