激光焊接
激光焊接技术在汽车工业中应用现状及
发展趋势
来源：佳工网日期：2011-12-03 点击：18
1 激光焊接技术及特点
1960年，人类历史上出现了第一台激光器—红宝石激光器。从20世纪60年代初这种激光器在美国被首次成功用于拉丝模金刚石(diamonds for wire draw dies)打孔开始人们对这种技术可行且有重要经济价值的激光加工方法给予高度重视并致力于研制更为高效、更加适用的激光器。大功率COZ和Nd:YAG激光器的出现并成功实现商品化为以快速加热为基础的激光加工方法的快速发展奠定了基础。
目前激光加工方法包括激光打孔(laser drilling 1、激光切割(laser cutting)、激光热处理(laser
heat-treatment)、激光涂覆(laser cladding )、激光重熔处理(laser remelting)、激光合金化(laser alloying)、激光上釉(laser glazing)、激光打标(laser marking),激光成型(laser forming)、激光模型制造(laser rapid prototyping )、激光晰磨(laser structuring).激光配平(laser balancing),激光微加工(laser micro processing)以及激光焊接(laser welding)等诸多技术涉及到产品加工制造的各个领域。
激光焊接是近年来增长最快.也是发展最被看好的一项激光加工技术。按形成焊缝的方式不同分为热传导型激光焊接和激光深熔焊两种类型。
早期的激光焊接应用均采用低功率脉冲固体激光器照在工件表面的激光功率密度仅为5x105-5x1护WIcm2，焊接过程属传导型焊接即激光辐照加工工件表面.激光能量被表层10-100 Nm的薄层所吸收工件表面的热量通过热传导向内部扩散熔池达到一定深度，表面无明显汽化。该种焊接输入工件的热量小单位时间焊合的
面积也小.主要用于电子器件等小型精密部件的焊接。
千瓦连续CO2激光器的问世可使照在工件表面的激光功率密度达106-107 W/cm2实现了基于“小孔效应”，的激光深熔焊(LaserPenetration Welding)，即激光焊接过程中，由于金属材料瞬时汽化在激光束中心处
形成小孔(或称匙孔)通过小孔激光束能量传入工件深部，且几乎全部得到吸收。激光深熔焊焊接速度快焊
缝深而窄，热影响区小，表现为传导型激光焊接及常规传导型焊接方法有电弧焊、氮弧焊等.且有不同的特点及优势.因此发展迅速广泛应用于汽车、造船、机械及电子等领域。
激光焊接的主要特点如下。
* 热量输入很小、焊缝深宽比大，热影响区小导致工件收缩和变形很小，无需焊后矫形。
* 焊缝强度高焊接速度快焊缝窄且通常表面状态好，免去焊后清理等工作。
* 焊接一致性、稳定性好一般不加填充金属和焊剂，并能实现部分异种材料焊接。
* 光束易于控制，焊接定位精确易于实现自动化。
* 与其他焊接工艺方法比较激光焊接的前期投资较大。
* 被焊工件装配精度高，相对而言对光束操控的精确性也有较高的要求。
2 激光捍接现状及发展趋势
2.1激光焊接的产生及发展
自1962年有了关于激光焊接应用的报道后，各国学者又做了许多激光焊接的基础性研究。20世纪70年代以前，由于高功率连续(CW)激光器尚未开发出来，所以研究重点集中在脉冲激光焊接(PW)。随着千瓦级连续CO2激光器问世及在焊接方面取得成功，激光焊接的研究与应用情况发生了变化。在大厚度不锈钢试件上进行CO2激光焊接，形成了穿透工件的焊缝，而且激光焊接产生的深熔焊缝与电子束焊接相似，并清楚地表明了“匙孔”的形成。日本、德国、英国和前苏联等国的研究小组也相继报道了大功率COZ激光焊接技术的发展及其优化。由于金属对Nd:YAG激光10.6 Nm波长的反射率远远低干对CO2激光10.6 Nm波长的反射率，因此相对于CO2激光器来说，使用平均功率较低的Nd: YAG激光器进行焊接，可获得与较高功率COZ激光器相同的焊接深度。特别是1.06 Nm的激光可用光纤传输而光纤传送系统与Nd : YAG激光器和机器人的结合大大增加了激光加工系统的方便性与灵活性，这种组合系统非常适合工业上的多工作台同时加工及多台机器人分时加工。
目前，除激光传导焊(laser conduction)、激光深熔焊(laser penetration)、激光硬钎焊(laser brazing )、激光软钎焊(laser soldering)外又相继问世了激光双光束焊接(Double focus welding)、激光填丝焊(laser filler wire welding),激光复合焊(Hybrid laser welding)远程激光焊接(laser remote welding)等新的焊接方法。
焊接结构也由对接接头(butt joint)‘搭接接头(overlap joint)扩展到角接接头(fillet joint)、车身接头(coach joint)、端接接头(standard edge joint)等。见图1。
图1 几种常见的激光焊接接头结构
2.2激光焊接研究现状
(1)激光焊接加热过程及机理
激光深熔焊接过程见图2在激光深熔焊接过程中会产生如下特殊效应。
图2 激光深熔焊接过程及“匙孔”形成
a.焊缝净化效应。激光焊接时.焊缝中氧化物等杂质因汽化而大量减少。加上焊接时加热冷却速度快，焊缝金属组织细小.热影响区窄等因素使焊接接头的力学性能得到改善和提高。例如，在激光焊接HY-130钢时焊缝中O, S, N等杂质含量减少接头抗拉强度、冲击韧性与母材相当。
b.小孔和等离子效应。在功率密度高达10*8~10*7 W / cm2的激光束照射下，被焊材料辐照区表层局部迅速熔化、汽化，在汽化膨胀力反作用下于材料内部形成小孔。小孔内充满金属蒸气形成的等离子体。在小孔之上形成一定范围的等离子体云.等离子体吸收部分激光而使
有效激光能量减少。因此，激光深熔焊时必须对等离子体加以抑制。
c.壁聚焦效应。由千入射到小孔侧壁的激光束的入射角度较大，使入射激光在孔洞的侧壁被反射到孔洞底部出现小孔中光束能量叠加的现象。它有助于维持小孔的存在和熔深的增加。
另外伴随计算机和CAE(计算机模拟)技术的发展，有关激光焊接焊缝、熔池、小孔及基体热影响区的传热传质研究取得丰硕成果，相应建立起多种数学模型。
(2)激光焊接工艺参数及影响
影响激光焊接质量的主要因素有光束质量、功率密度和离焦量，焊接速度、保护气体种类及流量、材料的热物理性质等。多年的相关研究，已积累很多数据但受设备、焊接结构和材料多样性影响，激光焊接很难建立起完整的工艺数据库。
(3)激光焊接缺陷
激光焊接的常见缺陷有气孔、裂纹、氧化、咬边、焊缝表面凹凸不平、焊深不足或焊缝深浅不一致等。其中，前两种是焊缝的主要内部缺陷，后几种多数是与焊缝成形性有关的缺陷。气孔、裂纹对焊缝性能影响极大。
2.3激光焊接发展趋势
(1)激光焊接的最新动向
a.10 kW CO2和YAG激光焊接
最近，德国和英国等都开发了大功率YAG激光设备，与CO2激光焊接进行比较，并探讨了熔化特性及等离子体的影响。英国TWI采用将3台4kW YAG激光器发出的激光束引入直径1 mm 的SI光纤中合成为一束高功率激光束的方法，研究了C-Mn钢YAG激光焊接的熔深在15 mm 厚的钢板上获得了良好的熔透焊缝。发现YAG输出功率大时，如何去除小孔中喷出的等离子体成为一个重要的技术问题。
在瑞典SCANIA ferruform 工厂已用12 kW CO2激光加工机实现载货车后桥轴头激光在线焊接。
b.激光焊接在线监测
为了得到高质量焊缝，希望采用可靠的监测系统控制焊接过程。实际上，激光焊接过程中存在许多与物理现象有关的信息。所谓过程监测是指通过对等离子体放出的光、熔池压力变化引起的声音、焊件中机械应力引起的超声波金属蒸气等离子介电常数的变化、反射激光束功率的监测.以及熔池及小孔的直接观察等，来判定焊接过程的变化。另外旧、德学者不仅对激光焊接中等离子体发出的光和声音进行采集研究还对小孔和熔池进行观察、监测并进一步研究对焊接过程进行监控的方法。
c.激光与电弧复合焊接法
激光-TIG复合焊(见图3)显著增加焊速r其焊速约为TIG焊的2倍。激光一MIG复合焊由于填充焊丝和电弧加热范围较宽，显著增加了对间隙的桥接性。综合了两种焊接的特点，激光与电弧复合焊获得的焊缝顶部宽、深度大且激光产生的等离子体减小了电弧引燃和维持的阻力，使电弧更稳定。复合焊增强了焊接适应性，且增加焊接效率。激光电弧复合焊对焊接效率的提高十分显著主要基于两种效应，一是较高的能量密度导致较高的焊接速度;二是两热源相互作用的叠加效应。
图3 激光-TIG复合焊
d.铝合金的激光焊接
最近汽车用铝合金的激光焊接受到注目。除已对Audi A2铝合金车身进行了YAG激光焊机应用外，还进行了各种合金YAG激光的对接、搭接及丁型接头焊接试验.比较了其焊接性及各种保护气体下接头的抗拉强度进行了铸造材和挤出材的YAG激光焊接，探讨了气孔生成及各种焊接条件的影响。
e.镁合金的激光焊接
Mg合金密度比AI合金小36%作为高比强材料倍受注目。为此，进行了脉冲YAG激光和连续CO2激光焊接试验。对于板厚1.8 mm的AZ31BH24合金(3.27%Al,0.79%Zn)其各种缺陷较少的最佳YAG焊接条件为平均功率0.8 kW.脉宽5 ms、脉冲频率120 Hz焊接速度300 mm/s。在功率2.5 kW、焊速127 mm/s、焦点尺寸0.42 mm条件下，连续CO2激光焊接获得了良好的熔透焊缝。
(2)激光焊接设备的发展现状
a.LD泵浦固体激光
关于半导体激光(LD)浦固体激光设备，其开发研究在世界上很活跃。在日本作为“光子工程”国家项目已研究开发出10 kw小型(Rod型和Slab型)设备。在美国，作为“精密激光加工”国家项目。研究开发出了3 kW LD泵浦Slab型固体激光设备可获得20-30 mm的大熔深焊缝。由于焊缝宽度极小，可使激光束作横向运动扩大了熔化宽度。现在德国开发的LD泵浦薄圆盘固体激光最受注目它具有体积小、质量好、效率高和可大功率化等特点Hass公司已开发
出LD泵浦4 kW的圆盘激光设备并将开发10 kW级的设备。
b.半导体激光设备
目前，许多公司正在研制大功率的半导体激光设备，现已出现2~6 kW级的商用小型设备。由于体积小、质量轻，半导体激光器可直接搭载于机器人上进行焊接等加工，另外也可用光纤传输半导体激光进行焊接。尽管半导体激光器效率高、波长短但由于存在激光发散角度大、工作距离(焦深)短这一缺点目前仅用于激光钎焊及塑料等的焊接。
c.激光远程焊接(Remote Welding)设备
由于高光束质量的激光器相继问世如板条CO2激光器、光纤激光器和盘式YAG激光器(Disc Laser)使得激光远程焊接或称激光扫描焊接(Laser Scanning Welding)成为可能并极大地提高了汽车车身件激光焊接速度。目前，已有固定龙门式加工机+CO2激光器、机器人+光纤激光器或盘式YAG激光器等汽车车身件制造用激光远程焊接设备。
3 汽车工业中激光捍接技术面临的主要问题
激光焊接技术用于汽车工业也同样面临激光加工设备一次性投入较大单位时间加工成本高的问题。除此之外尚有许多技术层面的问题需要研究和探索如工艺参数优化、先进工艺方法研究、性能预测及质量控制等。下面主要讨论激光焊接技术用于汽车工业所面临的技术问题。
3.1工艺参数优化
众所周知，激光焊接具有多参数特点通常情况下包括激光波长、激光束模式(或发散角)、激光功率‘激光偏振特性、激光脉冲频率、聚焦镜焦距卜激光照射角度、焊接速度、离焦量(或称焦点位置)、气体保护方式、保护气种类及流量、接头间隙等激光加工参数另外还包括焊接结构、焊接材料、工件厚度等工件特性和参数。如果是激光填丝焊(或激光硬纤焊)激光焊接参数还应包括焊丝直径、焊丝成分、填丝速度、填丝方向(与焊接方向的关系)、填丝位置(焊丝熔化端与工件和激光焦点之间的关系)、填丝角度如果是激光复合焊还应包括除激光以外焊接热源(TIG, MIG或等离子源)的相关参数。
激光焊接多参数的特点给激光焊接带来丰富多彩的焊接结果同时也给研究激光焊接带来很多可变因素和新的课题。无论在开环控制还是闭环控制下，激光焊接工艺参数优化或最佳工艺参数确定的难度和工作量都有所增加。由干汽车工业要求用于大批量生产的各种生产工艺要稳定、可靠且易于控制，因此如何通过筛选和有效控制最少的激光参数来达到最大控制激光焊接结果则显得非常重要。
3.2先进工艺方法的研究
一辆汽车的车身和底盘由数百种以上的零件组成采用激光焊接可以把很多不同厚度、牌号、种类、等级的材料焊接在一起制成各种形状的零件大大提高汽车设计的灵活性。
激光焊接汽车零件(特别是车身件)的复杂性和多样性的特点为激光焊接新方法的不断涌现
提供了广阔的发展空间。每种激光焊接方法的机理、特性及对焊接结果和焊接性能的影响都需要深入地研究以使激光焊接加工趋于更加完美，同时也为实际生产中激光焊接技术应用的选择和创新做必要的准备。
3.3性能预测及质量控制
能够有效控制焊接质量(形成闭环控制)和预测焊接结果是焊接研究人员多年的追求。对激光焊接这样的快速、精密焊接技术形成闭环控制和预测焊接结果则尤为重要。
激光焊接由于采用计算机控制所以具有较强的灵活性和机动性可以对形状特殊的门板、挡板、齿轮、仪表板等零部件实施焊接;也可以完成车顶和侧围发动机架和散热器架等部件的装配如果加上光纤传输系统和机械手就可以进入汽车装配生产线达到自动化焊接的目的。加工中的闭环控制可使激光焊接系统几乎达到完美加工的要求。因此汽车产品质量趋于更高的近乎完美的水平对激光焊接技术尽快实现闭环控制提出了更迫切的要求。
因此激光焊接加热过程研究、激光焊接温度场模拟、激光焊接区等离子体特性及机理研究将对快速预测激光焊接结果和有效控制激光焊接质量(形成闭环控制)起到至关重要的作用.但相关研究与实际应用尚有一段距离。(end)
详解激光焊接技术
详解激光焊接技术 一、激光基本原理 1、LASER是什么意思 Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation(通过诱导放出实现光能增幅)的英语缩写。 2、激光产生的原理 激光——“受激辐射放大”是通过强光照射激光发生介质，使介质内部原子的电子获得能量，受激而使电子运动轨道发生迁移，由低能态变为高能态。处于激发态的原子，受外界辐射感应，使处于激发态的原子跃迁到低能态，同时发出一束光；这束光在频率、相位、传播方向、偏振等方面和入射光完全一致，此时的光为受激辐射光。为了得到高能量密度、高指向性的激光，必须要有封闭光线的谐振腔，使观光束在置于激光发生介质两侧的反射镜之间往复振荡，进而提高光强，同时提高光的方向。 含有钕（ND）的YAG结晶体发生的激光是一种人眼看不见的波长为1.064um 的近红外光。这种光束在微弱的受激发情况下，也能实现连续发振。YAG晶体是宝石钇铝石榴石的简称，具有优异的光学特性，是最佳的激光发振用结晶体。 3、滋光的主要特长 a、单色性―激光不是已许多不同的光混一合而成的，它是最纯的单色光（彼长、频率） b、方向性―橄光传播时基本不向外扩散。 c、相千性－－徽光的位相（波峰和波谷）很有规律，相干性好。 d、高输出功率一用透镜聚焦激光后，所得到的能量密度是太阳光的几百倍。 二、YAG激光焊接 激光焊接是利用激光束优异的方向性和高功么密度等特点进行工作。通过光学系统将激光束聚焦在很小的区域内，在极短的时间内使被焊处形成一个能量高度集中的热源区，从而使被焊物熔化并形成牢固的焊点和焊缝。 常用的激光焊接方式有两种：脉冲激光焊和连续激光焊。前者主要用于单点固定连续和薄件材料的焊接。后者主要用于大厚件的焊接和切割。
激光焊接应用讲解
激光焊接应用 一、激光焊接的主要特性。 激光焊接是激光材料加工技术应用的重要方面之一。20世纪70年代主要用于焊接薄壁材料和低速焊接，焊接过程属热传导型，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。由于其独特的优点，已成功应用于微、小型零件的精密焊接中。 高功率CO2及高功率YAG激光器的出现，开辟了激光焊接的新领域。获得了以小孔效应为理论基础的深熔焊接，在机械、汽车、钢铁等工业领域获得了日益广泛的应用。 与其它焊接技术相比，激光焊接的主要优点是： 1、速度快、深度大、变形小。 2、能在室温或特殊条件下进行焊接，焊接设备装置简单。例如，激光通过电磁场，光束不会偏移；激光在真空、空气及某种气体环境中均能施焊，并能通过玻璃或对光束透明的材料进行焊接。 3、可焊接难熔材料如钛、石英等，并能对异性材料施焊，效果良好。 4、激光聚焦后，功率密度高，在高功率器件焊接时，深宽比可达5：1，最高可达10：1。 5、可进行微型焊接。激光束经聚焦后可获得很小的光斑，且能精确定位，可应用于大批量自动化生产的微、小型工件的组焊中。 6、可焊接难以接近的部位，施行非接触远距离焊接，具有很大的灵活性。尤其是近几年来，在YAG激光加工技术中采用了光纤传输技术，使激光焊接技术获得了更为广泛的推广和应用。 7、激光束易实现光束按时间与空间分光，能进行多光束同时加工及多工位加工，为更精密的焊接提供了条件。 但是，激光焊接也存在着一定的局限性： 1、要求焊件装配精度高，且要求光束在工件上的位置不能有显著偏移。这是因为激光聚焦后光斑尺雨寸小，焊缝窄，为加填充金属材料。若工件装配精度或光束定位精度达不到要求，很容易造成焊接缺憾。 2、激光器及其相关系统的成本较高，一次性投资较大。 二、激光焊接热传导。 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，使金属熔化形成焊接。在激光与金属的相互作用过程中，金属熔化仅为其中一种物理现象。有时光能并非主要转化为金属熔化，而以其它形式表现出来，如汽化、等离子体形成等。然而，要实现良好的熔融焊接，必须使金属熔化成为能量转换的主要形式。为此，必须了解激光与金属相互作用中所产生的各种物理现象以及这些物理现象与激光参数的关系，从而通过控制激光参数，使激光能量绝大部分转化为金属熔化的能量，达到焊接的目的。 三、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做文章一，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
激光焊接原理讲解
激光焊接是激光材料加工技术应用的重要方面之一，又常称为激光焊机、镭射焊机，按其工作方式常可分为激光模具烧焊机（手动焊接机）、自动激光焊接机、激光点焊机、光纤传输激光焊接机，光焊接是利用高能量的激光脉冲对材料进行微小区域的局部加热，激光辐射的能量通过热传导向材料的部扩散，将材料熔化后形成特定熔池以达到焊接的目的。 一、激光焊接的主要特性。 20世纪70年代主要用于焊接薄壁材料和低速焊接，焊接过程属热传导型，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。由于其独特的优点，已成功应用于微、小型零件的精密焊接中。 高功率CO2及高功率YAG激光器的出现，开辟了激光焊接的新领域。获得了以小孔效应为理论基础的深熔焊接，在机械、汽车、钢铁等工业领域获得了日益广泛的应用。 与其它焊接技术相比，激光焊接的主要优点是： 1、速度快、深度大、变形小。 2、能在室温或特殊条件下进行焊接，焊接设备装置简单。例如，激光通过电磁场，光束不会偏移；激光在真空、空气及某种气体环境中均能施焊，并能通过玻璃或对光束透明的材料进行焊接。 3、可焊接难熔材料如钛、石英等，并能对异性材料施焊，效果良好。 4、激光聚焦后，功率密度高，在高功率器件焊接时，深宽比可达5：1，最高可达10：1。 5、可进行微型焊接。激光束经聚焦后可获得很小的光斑，且能精确定位，可应用于大批量自动化生产的微、小型工件的组焊中。 6、可焊接难以接近的部位，施行非接触远距离焊接，具有很大的灵活性。尤其是近几年来，在YAG激光加工技术中采用了光纤传输技术，使激光焊接技术获得了更为广泛的推广和应用。 7、激光束易实现光束按时间与空间分光，能进行多光束同时加工及多工位加工，为更精密的焊接提供了条件。 但是，激光焊接也存在着一定的局限性： 1、要求焊件装配精度高，且要求光束在工件上的位置不能有显著偏移。这是因为激光聚焦后光斑尺雨寸小，焊缝窄，为加填充金属材料。若工件装配精度或光束定位精度达不到要求，很容易造成焊接缺憾。 2、激光器及其相关系统的成本较高，一次性投资较大。 二、激光焊接热传导。
激光焊接焊缝检测标准
1 目的 确立本公司激光焊接焊缝控制的标准。 2 围 本标准适用于本公司喷嘴环激光焊接及其他需要激光焊接件的所有图纸要求符合的焊缝，除在焊接图上有不同的焊接标准说明，其余（包括氩弧焊）均以本标准为依据执行。 3 职责 质保部负责对本标准的实施及控制。。 4标准容 4.1 焊缝焊接要求：
4.2焊缝外观质量要求： 4.2.1焊缝质量外观检查规定操作工100﹪目视检查，检验员进行首末检查和过程抽检，目 视怀疑尺寸超差的须送检验员进行复检确认。 4.2.2 焊缝表面缺陷检查：
4.3试验标准 4.4焊接缺陷名称解释： 4.4.1裂纹：缺陷多数存在于焊缝及焊缝热影响区域的微小裂缝。此缺陷直接影响产品的机 械性能 4.4.2气孔：缺陷存在于焊缝部及表面的孔洞。此缺陷影响焊接强度。 4.4.3咬边：缺陷存在于焊缝与母材的交界熔合线部位，正常焊缝该处应为圆滑过渡。此缺 陷影响焊接强度 4.4.4凹陷：在一段成型均匀的焊缝中，有一段焊缝低于正常的焊缝高度形成的塌陷，此缺 陷影响焊接强度，而且外表不美观。 4.4.5烧穿：在焊接部位母材熔化后，没有形成焊缝而将母材烧穿，此缺陷是一种严重的不 合格缺陷。 4.4.6焊瘤：在一段成型均匀的焊缝中，有局部焊缝，高于正常的焊缝高度形成的突起，此 缺陷影响外观。 4.4.7断弧：在一段成型均匀的焊缝中，有一段或一点焊缝没有或者此处焊缝细小。此缺陷 影响机械性能。
4.4.8夹渣：缺陷存在于焊缝部及表面，它是一种非正常熔化金属的杂物熔夹在焊缝中。 4.4.9偏焊：焊脚两侧有一侧高度低于要求的焊脚高，此缺陷影响焊接强度和美观。 4.4.10 弧坑：缺陷存在于焊缝结束收弧部分，它是由于母材熔化过多或没有足够的金属填 充而形成的凹坑。
激光焊接的未来与前景
激光焊接的未来与前景 激光焊接前景 摘要：焊接是一种将材料永久连接，并成为具有给定功能结构的制造技术。近几年中国完成的一些标志性工程来看，焊接技术发挥了重要作用。但传统焊接已不能满足越来越高的技术要求和条件限制，激光焊接便有了很大的发展空间。激光技术涉及材料学、力学、计算机科学等。研发是一个消耗的过程，其投入要求高，资金回收期较长。单靠企业研发，速度很难跟上，于是有一部分压力转移到国家科研机构。所以产业化需要强大的经济实体后盾和政策支持。 关键词：焊接技术关键制造工艺激光焊接产业化 焊接是一种将材料永久连接，并成为具有给定功能结构的制造技术。几乎所有的产品，从几十万吨巨轮到不足1克的微电子元件，在生产制造中都不同程度地应用焊接技术。焊接已经渗透到制造业的各个领域，直接影响到产品的质量、可靠性和寿命以及生产的成本、效率和市场反应速度。中国2005年钢产量达到3．49亿吨，成为世界最大的钢材生产与消费国，而焊接结构的用钢量也突破1．3亿吨，相当于美国一年的钢产量，成为世界上空前最大的焊接钢结构制造国。近几年中国完成的一些标志性工程来看，焊接技术发挥了重要作用。例如三峡水利枢纽的水电装备就是一套庞大的焊接系统，包括导水管、蜗壳、转轮、大轴、发电机机座等，其中马氏体不锈钢转轮直径10．7m 高5．4m 重440t，为世界最大的铸－焊结构转轮。该转轮由上冠、下环和13或15个叶片焊接而成，每个转轮的焊接需要用12t焊丝，耗时4个多月。神舟6号飞船的成功发射与回收，标志着中国航天事业的巨大进步，其中两名航天员活动的返回舱和轨道舱都是铝合金的焊接结构，而焊接接头的气密性和变形控制是焊接制造的关键。由第一重型机械集团为神华公司制造的中国第一个煤直接液化装置的加氢反应器，直径5．5m 长62m 厚337mm 重2060t，为当今世界最大、最重的锻－焊结构加氢反应器，采用国内自主知识产权的全自动双丝窄间隙埋弧焊技术，每条环焊缝需连续焊接5天。西气东输的管线长4000km，是中国第一条高强钢（X70）大直径长输管线，所用的螺旋钢管和直缝钢管全部是板－焊形式的焊接管。2005年我国造船的总吨位达到1212万吨，占世界造船总量的17％，居于日、韩之后，稳居世界第三位，正向年产2500万吨的世界水平迈进。国内制造的30万吨超级油轮、新型5668标箱集装箱船、15万吨散装货船，以及为世界瞩目的，被称为“中华第一盾”的170舰，都是中国造船界的骄傲，船体是典型的板－焊结构。另外，上海中泸浦大桥是世界最长的全焊钢拱桥；国家大剧院的椭球型穹顶是世界最重的钢结构穹顶；奥林匹克主体育场的鸟巢式钢结构重4万多吨，也是世界之最。这些大型结构都是中国焊接制造的最大、最重、最长、最高、最厚、最新的具有代表性的重要产品。由此可见，焊接在国民经济发展和国防建设中具有非常重要的地位和作用。从“十一五”规划的二十项国家重大技术装备的研制项目可以看出，在百万千瓦级核电机组、超超临界火力发电机组成套设备、高水头超大容量水电机组、大型抽水蓄能机组、30～60万瓦级循环硫化床（CFB）锅炉的成套技术装备、百万吨级大型乙烯成套设备、百万吨级大型对苯二甲酸成套设备、大型煤制气成套设备以及大型煤矿综合采掘成套技术与装备中，焊接制造都是关键制造工艺之一。 但传统焊接已不能满足越来越高的技术要求和条件限制，激光焊接便有了很大的发展空间。
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
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，
激光焊接机的工作原理
随着科学技术的发展，近年来出现了激光焊接。那么什么是激光焊接呢？激光焊接的特点与优点又有哪些呢？ 下图是激光焊接的工作原理： 首先，什么是激光？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106瓦，但仍属于低能量输出。 激光技术采用偏光镜反射激光产生的光束使其集中在聚焦装置中产生巨大能量的光束，假如焦点靠近工件，工件就会在几毫秒内熔化和蒸发，这一效应可用于焊接工艺高功率CO2及高功率YAG激光器的出现，开辟了激光焊接的新领域。激光焊接设备的关键是大功率激光器，主要有两大类，一类是固体激光器，又称Nd:Y AG 激光器。Nd（钕）是一种稀土族元素，Y AG代表钇铝柘榴石，晶体结构与红宝石相似。Nd:Y AG激光器波长为1.06μm，主要优点是产生的光束可以通过光纤传送，因此可以省往复杂的光束传送系统，适用于柔性制造系统或远程加工，通常用于焊接精度要求比较高的工件。汽车产业常用输出功率为3-4千瓦的Nd:YAG激光器。另一类是气体激光器，又称CO2激光器，分子气体作工作介质，产生均匀为10.6μm的红外激光，可以连续工作并输出很高的功率，标准激光功率在2-5千瓦之间。 与其它传统焊接技术相比，激光焊接的主要优点是： 1、速度快、深度大、变形小。 2、能在室温或特殊条件下进行焊接，焊接设备装置简单。例如，激光通过电磁场，光束不会偏移；激光在真空、空气及某种气体环境中均能施焊，并能通过玻璃或对光束透明的材料进行焊接。 3、可焊接难熔材料如钛、石英等，并能对异性材料施焊，效果良好。 4、激光聚焦后，功率密度高，在高功率器件焊接时，深宽比可达5：1，最高可达10：1。
分析激光焊接技术的发展与展望
分析激光焊接技术的发展与展望 发表时间：2019-09-01T18:34:12.243Z 来源：《防护工程》2019年12期作者：张洪涛 [导读] 激光焊接技术是现如今在焊接领域应用最为广泛的一种焊接技术，其发展潜力也十分的强大。 佛山市宏石激光技术有限公司 528312 摘要：随着激光技术的诞生，对其的研究也在不断的深入。现如今激光技术所应用的领域已经十分的广泛，并取得了十分显著的成果。而焊接技术与激光技术完美的融合到一起，就是现在的激光焊接技术，将其应用到焊接领域，能够有效的弥补传统焊接技术的局限，所以激光焊接技术的应用范围也更加的广泛，尤其是在航空航天，汽车制造等领域，更有着十分明显的优势。所以，激光焊接技术在未来必然会有着更为广阔的发展前景，必将会被应用到更多的领域之中。因此，本文首先将概述激光焊接技术的发展历程，然后详细阐述激光焊接技术的未来发展前景，希望可以为相关工作人员提供有用的参考。 关键词：激光焊接技术；发展历程；国内发展现状；国外发展现状；未来展望 激光焊接技术是现如今在焊接领域应用最为广泛的一种焊接技术，其发展潜力也十分的强大。该技术在上世纪就在西方国家的工业生产中得到应用，而随着现代工业的迅猛发展，这就使得激光焊接技术拥有了更为广阔的发展前景以及发展空间。现如今激光焊接技术，已经被应用到汽车制造领域、航空航天领域、压力容器领域以及武器制造等多个领域。所以，通过对激光焊接技术的发展现状进行有效分析，这样就能够更好的挖掘激光焊接技术的未来发展情况，从而从宏观上对激光焊接技术有着更为深入的了解，使激光焊接技术能够在我国得到更好的应用，全面的提高我国的焊接水平，保证我国的经济发展[1]。 一、激光焊接技术的发展历程 （一）激光焊接技术在我国的发展历程 早在20世纪60年代初，激光焊接技术就已经呗发现，并被初步的投入到了生产之中，然而由于当时我国的国情比较复杂，所以就十分遗憾的错过了这次发展机遇。而到了上世纪80年代，邓小平积极的推进了改革开放战略，我国终于又一次的打开了国门，并积极的与世界的其他国家建立了联系，这就使得我国第一次接触到激光技术。但是，直到20世纪90年代末，我国的激光技术才算是得到了初步的发展，逐渐的形成规模，并融入到了焊接领域。而到了今天，在我国对激光焊接技术研究最为深入的就是哈尔滨焊接研究所[2]。 随着我国社会经济的迅猛发展，也有力的推动了我国科学技术的快速进步，尤其是我国不仅充分的获取了国际上的高新技术，同时还在积极的探究如何更好的增强激光焊接技术的功率。现如今，我国已经突破了大功率激光焊接技术，这可以说是一项十分重大的突破，有着里程碑式的意义。并且，还为激光焊接技术有效的打下了坚实的基础。同时，我国还在异种金属焊、激光热丝焊等多个领域对激光焊接技术进行研究，使得激光焊接技术越发的完善[3]。 （二）激光焊接技术在国外的发展历程 激光焊接技术就是起源于西方国家，所以对激光焊接技术，国外对其研究的时间相比我国也要更长，并且激光焊接技术在国外经过多年的发展，也已经十分的成熟，该技术也越发的完善。早在上世纪的八十年代初，日本、德国以及美国等很多的西方国家，都在积极的探索如果将激光技术更好的应用到传统的制造类行业之中，通过大量的研究之后，有效的促进了激光焊接技术的发展。特别是进入21世纪之后，激光焊接技术所适用于的范围更加的广泛，在很多个领域都能够看到激光焊接技术在其中发挥作用。并且，对激光焊接技术有许多的国家对其建立相关的规章制度，保证激光焊接技术的应用更加的完善。并且，有很多的西方发达国家不仅将激光焊接技术应用于中小型的生产制造行业中，还将激光焊接技术的融入到大型的现代生产制造企业之中，并取得了十分显著的成果，尤其是将其应用到军事领域之中，有着令人瞩目的效果，这充分的说明了激光焊接技术有着很强的适用性[4]。 二、激光焊接技术的未来发展前景 激光焊接技术是一种将传统焊接技术与现代科学技术完美融合的新技术，将其应用到焊接领域可以很好突破传统焊接技术的局限性，这就使得激光焊接技术有着更为广阔的使用范围。并且，通过将现代先进的科学技术融入到激光焊接技术之中，可以更有效的提升激光焊接技术的精确程度和工作效率。我相信随着我国科学技术的发展，激光焊接技术将会拥有更高的功率密度，还能够更快的释放能量，从而有效的加快激光焊接技术的焊接效率，还能够进一步保证焊接质量。 同时，由于现如今的激光焊接技术其聚焦点要更小，这就使得激光焊接技术能够取得更为显著黏连效果。尤其是在完成焊接工作后，不需要进行传统的后续处理工作。尤其是随着现代激光焊接技术的迅猛发展，其聚焦点必然也会随之大幅减小，这样就可以进一步的保证黏连效果，还可以很好的防止对材料造成任何的破坏。目前，对焊接的精确度要求最高的就是高新技术的领域，如电子器件、计算机元件等。所以，通过应用的激光焊接技术，能够有效的降低小件器件以及普通制造企业的生产成本，有着十分广阔的应用前景。并且，激光焊接技术的使用工艺也必然会愈发的完善，可以使我国企业更好的对制造成本进控制，使激光焊接技术在我国能够让更多的人有正确的认识，并可以切实的掌握这项技术。有很多人都激光焊接技术看作是传统焊接技术的外来发展方向，由于激光焊接的操作十分简单，可以应用于多种材质的焊接之中，所以该技术受到我国社会各界的高度关注。再加上激光的折射线和穿透性都有着很好的保证，还可以在任意一个方向形成聚焦，这就使得激光焊接技术的应用范围更加的广阔[5]。 同时，激光焊接相比其他的焊接技术，其适应性要更为突出。特别是激光焊接技术对工作环境没有任何的特殊要求，而传统的焊接模式有时需要在气体保护状态下或者是真空环境之中，才能够开展焊接工作。而因为激光能在短时间迅速的完成聚焦，这就使得在所有的环境下，激光焊接技术都能够有效的完成焊接工作。激光焊接技术经过半个世纪的发展滞后，现代人们对激光焊接技术的认识也更加的深刻，其不仅在军事领域得到了有效的应用，还在民用领域得到的大力的发展。所以，在未来的仪器制造领域、汽车制造领域等多个领域中，激光焊接技术的优势能够充分的得到发挥，特别是在医学领域以及军事领域中，可以绽放更加耀眼的光芒。这是因为激光焊接技术有着融合快、热量高以及干净卫生等诸多十分明显的优点，将激光焊接技术应用到临床医学的诊治之中，比如生殖医学以及神经医学等，都能够应用激光焊接技术，这对促使激光焊接技术的发展有着十分重大的意义。 三、结束语 总而言之，激光焊接技术与传统焊接技术相比有着很多明显的优点，特别是激光焊接技术操作十分简便，还不会留下过大的焊缝，还
激光焊接基础知识
米亚奇公司 Nd（钕）:YAG激光器激光焊接指南 米亚奇公司2003年版 此处包含的材料，未经米亚奇公司书面同意，严禁复 制或用于任何用途 联系方式： 米亚奇公司 Myrtle大道1820号 蒙罗维亚CA, 91017-7133 Tel.: 626 303 5676 Fax: 626 599 9636 https://www.wendangku.net/doc/db733503.html,
目录 1.激光基础 1.1 介绍 1.2 激光产生的原理 1.3 Nd:YAG激光的介质 1.4 泵浦源 1.5 谐振器 1.6 激光安全 2.激光焊接基本原理 2.1脉冲激光焊接 2.1.1实时功率反馈 2.1.2输出功率斜波 2.1.3脉冲的成形 2.1.4时间的分配 2.1.5能量分配 2.1.6光束的传输 2.1.7聚焦头 2.2激光是怎么实现焊接的 2.3主要焊接参数 2.3.1接缝设计与配合 2.3.2部分聚焦 2.3.3材料的选择和其表面镀层 2.4激光的参数 2.4.1名词术语 2.4.2光学系统 2.4.3聚焦镜片 2.4.4峰值功率和脉冲宽度 2.4.5接缝的焊接 2.4.6保护气体 2.5焊接举例
1.激光基础 1.1介绍 “激光”一词是Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation（受激辐射而放大的光）的缩写，激光器的要素有： Nd:YAG激光器有两种类型，连续波的和脉冲波的，正如它们的名字所指，连续激光的波形要么是开，要么是关，但脉冲激光只用部分脉冲完成焊接。脉冲激光利用峰值功率进行焊接，反之连续激光使用的是平均功率，这使得脉冲激光只用很小的能量就能实现焊接，并形成了更小的热影响区，脉冲激光焊提供了无与伦比的点焊性能和极低的焊接热输入，米亚奇的就是脉冲激光焊机。 1.2激光产生的原理 激光本质上是分三步产生的，发生几乎是瞬间的。 1.泵浦源给介质提供能量，将介质内部原子激活，使得带电原子暂时被激发到 高能级，处在此活跃级的带电原子是不稳定的，于是跃迁到低能级，在这个过程中，从泵浦源吸收能量的电子释放多余的能量并辐射出一个光子，这个过程叫做自发辐射，通过这种方式产生的光子是激光的种子。 2.光子自发传播并最终撞击到别的处于高能级的电子，由于光速极快，处在激 发态的原子的密度很大，所以这个过程是极其短暂的，入射光子将电子从高能级激发到低能级并产生另一个光子，这两个光子是相干的，这意味着它们相位相同，波长相同，传播方向相同，这个过程叫做受激辐射。 3.光子传播方向是不定的，然而一些沿着介质传播的光子撞击共振器的反射镜， 又通过介质反射回来，共振反射镜决定了受激辐射的优先扩大方向，为了使
适合激光焊接的材质
适合激光焊接的材质 适合激光焊的材质有如下几种： 1、模具钢。 S136，SKD-11，NAK80，8407，718，738，H13，P20，W302，2344等焊接效果较好。 2、碳钢及普通合金钢的激光焊接。 总的说，碳钢激光焊接效果良好，其焊接质量取决于杂质含量。就象其它焊接工艺一样，硫和磷是产生焊接裂纹的敏感因素。为了获得满意的焊接质量，碳含量超过0.25%时需要预热。当不同含碳量的钢相互焊接时，焊炬可稍偏向低碳材料一边，以确保接头质量。低碳沸腾钢由于硫、磷的含量高，并不适合激光焊接。低碳镇静钢由于低的杂质含量，焊接效果就很好。中、高碳钢和普通合金钢都可以进行良好的激光焊接，但需要预热和焊后处理，以消除应力，避免裂纹形成。 3、不锈钢的激光焊接。一般的情况下，不锈钢激光焊接比常规焊接更易于获得优质接头。由于高的焊接速度热影响区很小，敏化不成为重要问题。与碳钢相比，不锈钢低的热导系数更易于获得深熔窄焊缝。 4、不同钢材之间的激光焊接。 激光焊接极高的冷却速度和很小的热影响区，为许多不同金属焊接融化后有不同结构的材料相容创造了有利条件。现已证明以下金属可以顺利进行激光深熔焊接：不锈钢~低碳钢，416不锈钢~310不锈钢，347不锈钢~HASTALLY镍合金，镍电极~冷锻钢，不同镍含量的双金属带。 5、钛、镍、锡、铜、铝、铬、铌、金、银等多种金属及其合金，及钢、可伐合金等合金的同种材料间的焊接。 有色金属相对难焊，其紫铜合金、银合金最难焊。 6、应用于铜－镍、镍－钛、铜－钛、钛－钼、黄铜－铜、低碳钢－铜等多种异种金属间的焊接。
以上仅供参考，金属与合金成份不一，对焊接有较大影响，所以以实际测试为准。 镀层对激光焊的影响： 高平镜面镀层很难焊接：镜面镀铬、镀银、镀银等 一般镀层较易焊接：镀镍、镀锌、镀铜对焊接强度无影响 高度抛光金属较难焊：铜、银、金焊接强度较小 其他处理易焊接：只要不是镜面焊接强度较大 间隙对激光焊的影响： 缝越小，外观越好，强度越大，缝大时，出现较严重的槽状焊缝,强度也小。 材料厚度对激光焊的影响： 0.2以下的材质，焊接难度大，焊接缝会有变形等现象，焊接牢固度变小。较厚材质，焊接外观较好，强度也大。
激光焊接机五大组成模块讲解讲解
激光焊接机五大组成模块讲解 1、设备整体介绍： 激光焊接是利用激光束优异的方向性和高功么密度等特点进行工作。通过光学系统将激光束聚焦在很小的区域内，在极短的时间内使被焊处形成一个能量高度集中的热源区，从而使被焊物熔化并形成牢固的焊点和焊缝。TY-LF-260型激光焊接实训机采用恒流脉冲式激光电源、灯泵浦Nd:YAG固体激光器、进口三菱PLC运控系统和高精度二维执行机构等核心模块组成。产品整机一体化机身结构，有功能集成度高、操作人性化设计、传动系统稳定、焊接加工效率高等特点，可完成电子、机械器件焊接加工，广泛应用于航天、通讯、电子、汽车制造等加工制造类行业。 2、激光焊接机五大组成模块的作用及介绍： （1）光学系统是激光焊接设备的核心部分，由灯泵浦Nd:YAG固体激光器、谐振腔模块、激光指示定位系统、扩束系统和聚焦系统组成。激光输出的好坏直接影响到激光焊接加工效果，因此激光器及整机激光光路的调试方法是学习阶段和实际应用当中必须掌握的技能。通过对此模块的仿真实训，可以使学员全方位了解激光焊接设备中光学系统的组成及工作原理，各光学器件的结构与调试方法。 ◆激光器：焊接设备激光器为灯泵浦Nd:YAG固体激光器，由激光金属腔、泵浦氙灯和 Nd:YAG激光晶体组成。其中激光金属腔为上下分体式全腔水冷式结构，全镀金面反射瓦块，光学反射率高，有助于激光反射集中，输出光束能量强；激光器泵浦源为强亮度高压氙灯，脉冲式出光激励激光晶体产生激光，使用寿命长；激光器工作物质为Nd:YAG 激光晶体。 ◆谐振腔：激光设备中光学谐振腔指的是全反膜片镜架和半反膜片镜架之间的组成区 域，当然其中包含激光腔体；谐振腔是产生激光不可或缺的重要部分，通常谐振腔的长度直接影响到激光输出的光束质量及功率能量的大小；对于激光设备而言，谐振腔的最佳长度一般在≥4倍的激光器腔长的距离（例：激光腔体有效腔长为130mm，则谐振腔的长度为≥520mm较为合适；具体效果以实际应用情况为准）。 ◆基准光定位系统：基准光是激光光路调试及加工应用当中的重要部分，激光设备当中 一般会采用波长为635nm-650nm的红光点状激光器作为光学基准定位，此激光器定位精准，且输出功率小，光束集中不易发散，作为激光设备整体光路调整及加工的指示定位光，实际应用效果极佳。 ◆扩束系统：激光焊接设备中的扩束系统采用的是2.5倍的光学扩束镜，扩束镜通过将 主光路输出的激光束进行准直、扩束后，可将原有的输出激光光斑扩大至原来的2.5倍，使之光束模式更好，能量更为集中；准直之后的激光束经过聚焦后可得到能量更为集中的精细光斑。 ◆聚焦系统：激光焊接设备中的聚焦系统是由45°导光反射镜、聚焦镜片、调焦输出筒 和吹气组件所组成；经过准直扩束后的激光光束先经过45°导光反射镜，被折射到加工平台，再由聚焦镜片将激光束聚焦到能量最为集中的状态进行焊接加工；调焦输出筒和吹气组件是在实际焊接应用中起到焦距调整和辅助气体保护的作用。 （2）控制系统是激光焊接设备的重要部分，由控制器模块、控制电路、功能控制面板、等组成。此系统完成激光设备的逻辑功能控制、电气控制及电器电压输出、执行程序编辑、自动加工应用等功能。通过对此模块的仿真实训，可以使学员全方位了解激光焊接设备中电气控制系统的组成及工作原理，各电子元器件的结构与调试方法。 ◆控制器模块：激光焊接设备中的控制器部分是整个电气控制电路中的核心器件，一般 采用三菱Fx2n-20GM型PLC微型电脑控制器、SMC-6480型运动控制器等型号的控制器； 此类控制器功能强大，能够完成整机执行程序的编辑及逻辑控制和整机自动加工，一般
激光焊接工艺详解
激光焊接工艺详解 随着科学技术的发展，近年来出现了激光焊接。那么什么是激光焊接呢？激光焊接的特点与优点又有哪些呢？ 下图是激光焊接的工作原理： 首先，什么是激光？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106瓦，但仍属于低能量输出. 激光技术采用偏光镜反射激光产生的光束使其集中在聚焦装置中产生巨大能量的光束，假如焦点靠近工件，工件就会在几毫秒内熔化和蒸发，这一效应可用于焊接工艺高功率CO2及高功率YAG激光器的出现，开辟了激光焊接的新领域。激光焊接设备的关键是大功率激光器，主要有两大类，一类是固体激光器，又称Nd:YAG 激光器。Nd（钕）是一种稀土族元素，YAG代表钇铝柘榴石，晶体结构与红宝石相似。Nd:YAG激光器波长为1.06μm，主要优点是产生的光束可以通过光纤传送，因此可以省往复杂的光束传送系统，适用于柔性制造系统或远程加工，通常用于焊接精度要求比较高的工件。汽车产业常用输出功率为3-4千瓦的Nd:YAG激光器。另一类是气体激光器，又称CO2激光器，分子气体作工作介质，产生均匀为10.6μm的红外激光，可以连续工作并输出很高的功率，标准激光功率在2-5千瓦之间。 与其它传统焊接技术相比，激光焊接的主要优点是： 1、速度快、深度大、变形小。 2、能在室温或特殊条件下进行焊接，焊接设备装置简单。例如，激光通过电磁场，光束不会偏移；激光在真空、空气及某种气体环境中均能施焊，并能通过玻璃或对光束透明的材料进行焊接。 3、可焊接难熔材料如钛、石英等，并能对异性材料施焊，效果良好。 4、激光聚焦后，功率密度高，在高功率器件焊接时，深宽比可达5：1，最高可达10：1。 5、可进行微型焊接。激光束经聚焦后可获得很小的光斑，且能精确定位，可应用于大批量自动化生产的微、小型工件的组焊中。 6、可焊接难以接近的部位，施行非接触远间隔焊接，具有很大的灵活性。尤其是近几年来，在YAG激光加工技术中采用了光纤传输技术，使激光焊接技术获得了更为广泛的推广和应用。 7、激光束易实现光束按时间与空间分光，能进行多光束同时加工及多工位加工，为更精密的焊接提供了条件。
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”
激光焊接焊缝检测标准
激光焊接焊缝检测标准文档编制序号：[KKIDT-LLE0828-LLETD298-POI08]
1 目的 确立本公司激光焊接焊缝控制的标准。 2 范围 本标准适用于本公司喷嘴环激光焊接及其他需要激光焊接件的所有图纸要求符合的焊缝， 除在焊接图上有不同的焊接标准说明，其余（包括氩弧焊）均以本标准为依据执行。 3 职责 质保部负责对本标准的实施及控制。。 4标准内容 焊缝焊接要求：
4.2 4.2.1焊缝质量外观检查规定操作工100﹪目视检查，检验员进行首末检查和过程抽检，目 视怀疑尺寸超差的须送检验员进行复检确认。 4.2.2 焊缝表面缺陷检查：
4.3 4.4 4.4.1裂纹：缺陷多数存在于焊缝及焊缝热影响区域的微小裂缝。此缺陷直接影响产品 的机 械性能 4.4.2气孔：缺陷存在于焊缝内部及表面的孔洞。此缺陷影响焊接强度。
4.4.3咬边：缺陷存在于焊缝与母材的交界熔合线部位，正常焊缝该处应为圆滑过渡。 此缺 陷影响焊接强度 4.4.4凹陷：在一段成型均匀的焊缝中，有一段焊缝低于正常的焊缝高度形成的塌 陷，此缺 陷影响焊接强度，而且外表不美观。 4.4.5烧穿：在焊接部位母材熔化后，没有形成焊缝而将母材烧穿，此缺陷是一种严 重的不 合格缺陷。 4.4.6焊瘤：在一段成型均匀的焊缝中，有局部焊缝，高于正常的焊缝高度形成的突 起，此 缺陷影响外观。 4.4.7断弧：在一段成型均匀的焊缝中，有一段或一点焊缝没有或者此处焊缝细小。 此缺陷 影响机械性能。 4.4.8夹渣：缺陷存在于焊缝内部及表面，它是一种非正常熔化金属的杂物熔夹在焊 缝中。 4.4.9偏焊：焊脚两侧有一侧高度低于要求的焊脚高，此缺陷影响焊接强度和美观。 4.4.10弧坑：缺陷存在于焊缝结束收弧部分，它是由于母材熔化过多或没有足够的金 属填 充而形成的凹坑。
激光焊接
激光焊接 激光焊接是利用高能量密度的激光束作为热源的一种高效精密焊接方法。激光焊接是激光材料加工技术应用的重要方面之一。20世纪70年代主要用于焊接薄壁材料和低速焊接，焊接过程属热传导型，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。由于其独特的优点，已成功应用于微、小型零件的精密焊接中。 我国的激光焊接处于世界先进水平，具备了使用激光成形超过12平方米的复杂钛合金构件的技术和能力，并投入多个国产航空科研项目的原型和产品制造中。2013年10月，中国焊接专家获得了焊接领域最高学术奖--布鲁克奖。 激光焊接的技术原理 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。 激光器分类 用于焊接的主要有两种激光, 即CO2 激光和Nd:YAG激光。CO2 激光和Nd: YAG 激光都是肉眼不可见红外光。Nd: YAG激光产生的光束主要是近红外光,波长为1. 06 Lm, 热导体对这种波长的光吸收率较高,对于大部分金属, 它的反射率为20% ~ 30%。只要使用标准的光镜就能使近红外波段的光束聚焦为直径0. 25 mm。CO2 激光的光束为远红外光, 波长为10. 6Lm, 大部分金属对这种光的反射率达到80% ~ 90%,需要特别的光镜把光束聚焦成直径为0. 75 - 0. 1mm。Nd: YAG激光功率一般能达到4 000~ 6 000W左右, 现在最大功率已达到10 000W。而CO2 激光功率却能轻易达到20 000W甚至更大。 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10^4~10^6W/CM^2。