激光焊概述
激光焊接工艺规程

激光焊接工艺规程激光焊接工艺规程一、概述激光焊接是一种高能量密度的热源焊接方法,具有焊接速度快、热影响区小、焊缝质量高等优点。
激光焊接工艺规程是为了保证激光焊接质量,规范焊接操作而制定的。
二、设备选择激光焊接设备应选择具有稳定性好、能量密度高、光束质量好、操作简便等特点的设备。
设备的功率和波长应根据焊接材料和厚度进行选择。
三、工艺参数1. 焊接速度:激光焊接速度应根据焊接材料和厚度进行调整,一般应控制在1-10m/min之间。
2. 焊接功率:激光功率应根据焊接材料和厚度进行调整,一般应控制在200-4000W之间。
3. 焊接距离:激光焊接距离应根据焊接材料和焊接角度进行调整,一般应控制在0.5-2mm之间。
4. 焊接气体:激光焊接时应使用保护气体,一般为氩气或氩氦混合气体。
四、焊接操作1. 准备工作:焊接前应对焊接材料进行清洗、除油、除氧等处理,保证焊接表面干净。
2. 定位夹紧:焊接前应对工件进行定位和夹紧,保证焊接位置准确。
3. 焊接过程:焊接时应保持稳定的焊接速度和功率,控制好焊接距离和焊接气体流量,保证焊接质量。
4. 焊接后处理:焊接后应对焊缝进行清理和修整,保证焊缝质量。
五、质量控制1. 焊接质量检测:焊接后应进行外观检测、尺寸检测、焊缝性能检测等,保证焊接质量。
2. 焊接记录:应对焊接参数、焊接质量等进行记录,以备后续查询和分析。
六、安全注意事项1. 激光焊接设备应安装在专门的工作间内,保证工作间的安全性。
2. 操作人员应穿戴好防护设备,如防护眼镜、手套等。
3. 激光焊接时应注意防止激光辐射对人体的伤害。
4. 操作人员应定期接受安全培训,提高安全意识。
以上是激光焊接工艺规程的相关内容,希望能对您有所帮助。
激光焊接技术

图333 不同焊接参数与熔深的关系
为使焊缝平整光滑,实际焊接时,激光功率在开 始和结束时都设计有渐变过程,启动时激光功率 由小变大到预定值,结束焊接时激光功率由大变 小,焊缝才没有凹坑或斑痕。
二、激光脉冲宽度
激光热传导焊接中,激光脉冲宽度与焊缝深度有 直接关系,也就是说脉冲宽度决定了材料熔化的 深度和焊缝的宽度。据文献记载,熔深的大小随 脉宽的333次方增加 。如果单纯增加脉冲宽度,只会使焊缝变宽、过 熔,引起焊缝附近的金属氧化、变色甚至变形。 因此,特殊要求较大熔深时,可使聚焦镜的焦点 深入材料内部,使焊缝处发生轻微打孔,部份熔 化金属有汽化飞溅现象,焊缝深度变大,此时焊 缝表面平整度可能稍差。必要时,改变离焦量重 复焊接一遍,可使焊缝表面光滑美观。
33333 激光焊接技术的主要参数
对脉冲激光器来讲就是平均激光功率的大小,保 证了足够的激光功率,在热传导焊接中,激光器 工作于脉冲状态,因而脉冲能量、脉冲宽度和激 光重复频率就是很重要的参数。当然,激光外光 路的设计、聚焦系统、焊接时离焦量大小的影响 也是必须注意的,焊接的速度或者说光斑的重叠 率,激光脉冲的重复频率,也要有适当的配合。 为了防止焊接过程中工件材料的氧化,需要选用 适当的保护气体,而且保护气体的流量大小、吹 气方式,或者说是吹气喷嘴形状的设计都是很有 关系的。
三、激光脉冲波形
热传导型激光焊接使用重复脉冲激光焊接材料, 为了焊接效果好,就要对激光脉冲波形有一定要 求。 借用电子电路技术中仿真线的概念,由电感电容 网络组成仿真线,通过仿真线放电形成特定形状 的激光脉冲,一般通过333仿真线网络可以将 脉冲展宽,得到一个平顶宽脉冲。根据需要可以 使脉宽在3~333,最大可做到3333。
图333 333深熔焊接机示意
激光焊原理、特点、应用范围及分类

激光焊原理、特点、应用范围及分类一、原理激光是利用原子受辐射的原理,使工作物质受激而产生的一种单色性高、方向性强、亮度高的光束,经聚焦后把光束聚焦到焦点上可获得极高的能量密度,利用它与被焊工件相互作用,使金属发生蒸发、熔化、结晶、凝固而形成焊缝。
二、特点①由于激光束的频谱宽度窄,经汇聚后的光斑直径可小到0.01mm,功率密度可达109W/cm2,它和电子束焊同属于高能焊。
可焊0.1~50mm厚的工件。
②脉冲激光焊加热过程短、焊点小、热影响区小。
③与电子束焊相比,激光焊不需要真空,也不存在X射线防护问题。
④能对难以接近的部位进行焊接,能透过玻璃或其他透明物体进行焊接。
⑤激光不受电磁场的影响。
⑥激光的电光转换效率低(约为0.1%~0.3%)。
工件的加工和组装精度要求高,夹具要求精密,因此焊接成本高。
三、应用范围①用脉冲激光焊能够焊接铜、铁、锆、钽、铝、钛、铌等金属及其合金。
用连续激光焊,除铜、铝合金难焊外,其他金属与合金都能焊接。
②用脉冲激光焊可把金属丝或薄板焊接在一起。
③主要应用于电子工业领域,如微电器件外壳及精密传感器外壳的封焊、精密热电偶的焊接、波导元件的定位焊接。
④也可用来焊接石英、玻璃、陶瓷、塑料等非金属材料。
四、激光焊分类按激光器输出能量方式的不同,激光焊分为脉冲激光焊和连续激光焊(包括高频脉冲连续激光焊);按激光聚焦后光斑上功率密度的不同,激光焊可分为传热焊和深熔焊。
1. 传热焊采用的激光光斑功率密度小于105W/cm2时,激光将金属表面加热到熔点与沸点之间,焊接时,金属材料表面将所吸收的激光能转变为热能,使金属表面温度升高而熔化,然后通过热传导方式把热能传向金属内部,使熔化区逐渐扩大,凝固后形成焊点或焊缝,其熔深轮廓近似为半球形。
这种焊接机理称为传热焊,它类似于TIG电弧焊过程,如图1(a)所示。
传热焊的主要特点是激光光斑的功率密度小,很大一部分光被金属表面所反射,光的吸收率低,焊接熔深浅,焊接速度慢主要用于薄(厚度<1mm)、小零件的焊接加工。
激光焊接光路设计

激光焊接光路设计1.引言1.1 概述概述部分:激光焊接是一种高效、精确的焊接技术,广泛应用于制造业和工程学领域。
它利用激光束的高能量密度来瞬间加热材料,使其熔化并通过凝固形成牢固的焊点。
相比传统的焊接方法,激光焊接具有许多优势,例如焊缝狭窄、热影响区小、焊接速度快等。
在激光焊接过程中,光路设计起着至关重要的作用。
光路设计是指在激光束从激光器到焊接头部的传输过程中,通过适当的镜头、光纤和反射器等光学元件的安排,来保证激光能量的高效传输和聚焦。
光路设计的好坏直接影响到焊接质量和效率。
光路设计的关键要点包括激光器的选择、光路的稳定性、聚焦效果以及激光束的质量等。
首先,选择合适的激光器对于焊接效果至关重要。
不同激光器具有不同的功率、波长和调制特性,需要根据具体需求来选择。
其次,光路的稳定性是保证激光束传输的关键因素,需要合理安装和调整光学元件,减少光路中的散射和反射损耗。
此外,聚焦效果的好坏也会直接影响到焊接质量和工艺参数的选取。
最后,激光束的质量需要通过合理的光学元件设计和使用,来减少光束发散和畸变。
未来,随着激光技术的发展和应用的扩大,激光焊接光路设计也将面临新的挑战和机遇。
例如,随着光纤激光器的发展,光纤传输将成为激光焊接的主要方式,需要进一步研究和改进光纤传输的技术。
另外,激光束的调控和控制也是光路设计领域的研究重点,可通过自适应光学、波前传感等技术来实现。
因此,激光焊接光路设计具有广阔的研究和应用前景,对于推动激光焊接技术的发展具有重要意义。
1.2 文章结构文章结构部分的内容如下:本文共分为引言、正文和结论三个部分。
引言部分包括概述、文章结构和目的,旨在介绍文章的主题和框架。
正文部分分为激光焊接的原理和应用、光路设计的重要性两个小节,主要对激光焊接技术的原理和应用进行探讨,并强调了光路设计在这一过程中的重要性。
结论部分总结了激光焊接光路设计的关键要点,同时展望了未来激光焊接光路设计的发展方向。
光纤激光焊接工艺原理

光纤激光焊接工艺原理光纤激光焊接是一种高精度、高效率的焊接方法,广泛应用于汽车制造、航空航天、电子设备等行业。
它利用激光束的高能量密度和光纤的柔性传导特性,将工件表面局部加热,使其熔化并形成焊缝。
本文将从光纤激光焊接的原理、工艺参数、优势和应用领域等方面进行介绍。
一、光纤激光焊接的原理光纤激光焊接的原理是利用激光束的高能量密度将焊接区域加热至熔点以上,使金属材料熔化并形成焊缝。
在光纤激光焊接中,激光器将激光束传输到焊接头部,然后通过光纤将激光束传导到焊接点。
在焊接点,激光束与工件表面交互作用,产生局部加热。
随着工件加热,金属材料熔化并形成焊缝,然后冷却固化,实现焊接。
光纤激光焊接的原理主要包括两个方面:激光束与工件相互作用和激光能量的转化。
激光束与工件表面相互作用时,激光能量被吸收,使工件表面温度升高。
当温度达到熔点以上时,金属材料开始熔化。
激光能量的转化涉及激光束的吸收、传导和辐射。
激光束通过吸收介质的能量转化为热能,然后通过传导和辐射传输到焊接点。
二、光纤激光焊接的工艺参数光纤激光焊接的工艺参数对焊接质量和效率起着重要作用。
其中,激光功率、激光脉冲频率、焦距和光斑直径是影响焊接效果的关键参数。
1. 激光功率:激光功率决定了焊接过程中的能量输入量。
适当的激光功率可以保证焊缝的充分熔化和深度穿透,提高焊接质量。
2. 激光脉冲频率:激光脉冲频率决定了激光束的作用时间。
适当的脉冲频率可以控制焊接过程中的热输入量,实现焊接参数的精确控制。
3. 焦距:焦距是指激光束从激光头到焊接点的距离。
适当的焦距可以控制激光束的聚焦深度和焦斑直径,影响焊接深度和焊缝质量。
4. 光斑直径:光斑直径决定了激光束的能量密度分布。
适当的光斑直径可以实现焊接过程中的热输入均匀分布,提高焊接质量。
三、光纤激光焊接的优势光纤激光焊接相比传统焊接方法具有许多优势。
1. 高能量密度:光纤激光焊接利用激光束的高能量密度,可以在较小的热影响区域内实现高温熔化,减少热影响和变形。
激光焊接技术原理及工艺分析

激光焊接技术原理及工艺分析激光焊接技术是一种高效、精密的焊接方法,广泛应用于汽车制造、航天航空、电子电气、金属加工等领域。
它具有焊缝窄、热影响区小、焊接速度快、焊接变形小等优点,因此备受行业的青睐。
本文将对激光焊接技术的原理及工艺进行深入分析,以便更好地应用于实际生产中。
一、激光焊接技术原理激光焊接技术是利用高能密度激光束对工件进行局部加热,使其熔化并与填充材料熔合,从而实现焊接的一种焊接方法。
激光焊接技术的焊接原理主要包括热传导和熔化两个过程。
1. 热传导过程激光束照射到被焊接工件表面时,会迅速将能量转移到工件内部,并在其表面形成一个“热源区”。
在热源区内,温度迅速升高,使金属材料发生相变,从而产生熔化现象。
热传导过程是激光焊接的关键步骤,决定了焊接质量和效率。
2. 熔化过程一旦工件表面温度达到熔点,金属材料便开始熔化,并与填充材料一起形成一层融合的熔池。
激光束的高能密度可以使金属材料迅速熔化,从而实现高速、高效的焊接过程。
二、激光焊接工艺分析激光焊接工艺主要包括焊接设备、工艺参数、焊接过程控制等方面。
下面将分别对这些方面进行分析。
1. 焊接设备激光焊接的设备主要由激光器、光纤传输系统、焊接头及其控制系统等组成。
激光器是激光焊接的核心部件,它产生高能密度的激光束,然后通过光纤传输系统输送到焊接头。
焊接头通过镜片对激光束进行聚焦和调节,然后照射到工件表面进行焊接。
2. 工艺参数激光焊接的工艺参数包括激光功率、焦距、焊接速度、频率等多个方面。
这些参数的选择直接影响到焊接效果和质量。
一般来说,激光功率越大,焊接速度越快,焊接效果越好。
而焦距、频率等参数则需要根据具体的焊接材料和厚度进行调节。
3. 焊接过程控制激光焊接的过程控制是确保焊接质量的关键。
焊接过程需要对激光功率、焊接速度、焦距等参数进行精确控制,同时还需要考虑到工件的热变形、填充材料的均匀性等因素。
现代化的焊接设备通常配备了先进的焊接控制系统,能够通过实时监控和反馈机制来实现焊接过程的精确控制。
激光焊接注意事项

激光焊接注意事项激光焊接是一种高效、精准的焊接方法,采用高能激光束将焊接区域加热至熔点,通过控制激光束的能量和移动速度来实现材料的焊接。
在进行激光焊接时,需要注意以下几个方面的问题。
首先,激光焊接需要合适的环境条件。
激光焊接需要在恒温、低湿度的环境中进行。
温度和湿度的变化会对焊缝的质量产生影响,因此在焊接过程中,需要控制好环境的温度和湿度。
其次,需要选用合适的激光焊接设备和光束参数。
不同材料的激光焊接参数是不同的,因此在进行激光焊接之前,需要进行一系列的试验来确定最佳的激光焊接参数。
同时,还需要根据材料和焊接要求来选择合适的激光焊接设备,确保设备的性能和精度能够满足焊接要求。
第三,激光焊接需要合适的焊接夹具。
焊接夹具对焊接质量和效率有直接影响,因此需要根据焊接材料和结构来设计合适的夹具。
夹具需要能够保持工件稳定并对焊接区域提供充分的访问空间,同时又不能阻碍激光束的传输。
第四,激光焊接需要严格的安全措施。
激光束的强大能量会对人体和周围环境造成伤害,因此在进行激光焊接时,需要采取一系列的安全措施。
比如,需要设置安全防护罩,确保激光束不会对人员产生直接照射;同时需要做好紧急切断的准备,以防万一发生意外情况。
最后,激光焊接还需要合适的焊接操作技术。
激光焊接的焊缝质量受到焊接速度、焊缝宽度、焊接过程中的焊温和冷却速度等因素的影响,因此焊接操作人员需要掌握合适的操作技术。
需要注意控制好焊接速度和激光能量的大小,以保证焊缝的质量和外观。
综上所述,激光焊接是一种高效、精准的焊接方法,但在进行激光焊接时需要注意环境条件、设备参数、焊接夹具、安全措施和焊接操作技术等方面的问题,以确保焊接质量和工作安全。
激光焊接技术的工艺与方法

激光焊接技术的工艺与方法激光焊接技术是一种非常重要且广泛应用于工业生产领域的焊接方法。
它利用高能量密度的激光束来加热工件表面,使其达到熔化点,然后通过材料的自身熔化来进行焊接。
激光焊接技术具有高精度、高效率和不受材料性质限制等优点,因此在汽车制造、电子设备、航空航天等领域得到广泛应用。
本文将重点探讨激光焊接技术的一些常见工艺与方法,以及其在实际应用中的一些注意事项。
一、工艺常见方法1.传统激光焊接传统激光焊接是指使用高功率连续波激光进行焊接的方法。
其工作原理是将激光束聚焦到非常小的焦点上,通过光能的聚焦来使工件表面局部熔化,形成焊缝。
该方法适用于焊接厚度较大的工件,具有焊缝宽度窄、焊缝深度大的优点。
然而,由于激光能量密度较高,容易引起工件变形和热裂纹等问题,需要进行严格的控制和预热处理。
2.脉冲激光焊接脉冲激光焊接是指使用高能量脉冲激光进行焊接的方法。
相比传统激光焊接,脉冲激光焊接的能量密度更高,激光束作用时间更短,因此在焊接过程中对工件的热影响较小。
这种方法适用于对焊接过程热输入要求较低的材料,如薄板、精密仪器等。
脉冲激光焊接还可以实现连续拼接焊接和高速激光焊接等特殊要求。
3.深熔激光焊接深熔激光焊接是一种通过在焊接过程中使工件局部熔化并加热至汽化温度,利用金属蒸汽对激光束进行抑制,从而实现深熔焊接的方法。
该方法适用于要求焊缝深度较大的工件,如不锈钢、铝合金等。
在深熔激光焊接过程中,需要控制好激光束的功率和速度,以确保焊缝的质量和形状。
二、实际应用注意事项1.材料选择在激光焊接过程中,不同材料对激光的吸收率和热传导率不同,因此在选择焊接材料时需要考虑其适应激光焊接的特性。
同时还需要考虑材料的熔点、热膨胀系数等参数,以确保焊接质量。
2.焊接参数控制激光焊接的参数包括激光功率、激光束直径、焦距、焊接速度等多个方面。
这些参数的选择和控制直接影响焊缝的质量和性能。
因此,在实际应用中需要通过试验和实践确定最佳的焊接参数。
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激光焊
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三、激光焊的应用
近年来,多种新型高功率激光器在工业生产中陆续出现,使激光焊 接技术对传统焊接工艺带来了巨大的冲击,激光焊接技术也开始朝着 更加多样化、实用化及高效化的方向发展。如激光一钎焊、激光一电 弧复合焊、激光一压焊等,进一步拓宽了激光焊的应用范围。
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激光焊 1.激光的反射与吸收
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被反射
金属自由电子密度越大,即电导率越大,对激光的反射率越 高,金、银、铜、铝及其合金对激光的反射比其他金属材料 要大得多。光亮的金属表面对激光有很强的反射作用。
被焊件吸收
激光焊的热效应取决于焊件吸收光束能量的程度,常用 吸收率来表征。
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传热焊
功率密度小于 105w/cm2
深熔焊
小孔焊,功率密度 大于 106w/cm2
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根据实际作用在工件上的功率密度
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传热焊
激光光斑的功率密度小于 105w/cm2,焊接时,焊件表面将 所吸收的激光能转变为热能后,其表面温度升高而熔化,然 后通过热传导方式把热能传向金属内部,使熔化区迅速扩大, 随后冷却凝固形成焊点或焊缝,其熔池形状近似为半球形。 这种焊接机理称为传热焊,焊接过程类似于钨极氩弧焊. 传热焊的特点:激光光斑的功率密度小,很大一部分激光被 金属表面所反射,激光的吸收率较低,熔深浅,焊点小,主 要用于厚度小于1mm的薄板,小零件的精密焊接加工。 激光光斑的功率密度大于106w/cm2,激光束照射金属表面其温度 在极短的时间内(10-6~10-8s)升高到沸点,使金属熔化和汽化, 金属蒸气对熔池的液态金属产生一个附加压力,在激光光斑下产生 一个小凹坑。激光束在小孔底部继续加热,使小坑进一步加深,最 后形成小孔;另一方面,向坑外逸出的蒸气将熔化的金属挤向熔池 四周。当光束能量所产生的金属蒸气的反冲压力与液态金属的表面 张力和重力平衡后,小孔不再继续加深,形成一个深度稳定的孔而 实现焊接,因此称之为激光深熔焊。
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二、激光焊的分类
按激光 对工件 的作用 方式 脉冲激光焊 连续激光焊
输入到工件上的能量是断续的、脉动的,每个 激光脉冲在焊接过程中形成一个圆形焊点。
在焊接过程中形成一条连续的焊缝。
根据实 际作用 在工件 上的功 率密度
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激光焊 2.激光焊的缺点: 1)激光焊难以焊接反射率较高的金属。 2)对焊件加工、组装、定位要求相对较高。 3)设备一次性投资大。
激光焊接的有力竞争对象是电子束焊接。与电子束焊相比,激 光焊不需真空室,工件尺寸和形状等可以不受限制并易于实现加 工自动化,不产生X射线,观察及对中方便。但电子束焊接比激光 焊接能够获得更大的熔深,显然电子束焊对于厚板焊接更为有利。 近年来,现代激光焊接技术开始向厚大板、高适应性、高效率和 低成本的方向发展。随着新材料、新结构的出现,激光焊接技术 将逐步取代一些传统的焊接工艺,在工业生产中占据重要地位。
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第二章 激光焊 教学目标: 1. 了解电子束焊接的原理、工艺特点、分类 及应用范围; 2. 能够制定焊接工艺,熟悉基本操作方法与 安全防护。
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第一节 激光焊概述
激光焊(Laser Beam Welding,LBW)-----是利 用能量密度极高的激光束作为热源的一种高效精密的 焊接方法。
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பைடு நூலகம்
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(三)光束检测器 光束检测器主要用于检测激光器的输出功率或输出能 量,并通过控制系统对功率或能量进行控制。 (四)气源和电源 目前的CO2激光器采用CO2、N2、He(或Ar)混合气体作 为工作介质,其体积配比为7:33:60。He、N2均为辅助 气体,混合后的气体可提高输出功率5~10倍。但He气价 格昂贵,选用时应考虑其成本。为了保证激光器稳定运行, 一般采用响应快、恒稳性高的电子控制电源。 (五)工作台和控制系统 伺服电动机驱动的工作台可供安放工件实现激光焊接或 切割。激光焊的控制系统多采用数控系统。
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激光焊 一、激光焊原理及特点 (一)激光焊的原理
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激光---指激光活性物质或称工作物质受到激励,产 生辐射,通过光放大而产生一种单色性好、方向性强、 光亮度高的光束。
激光经透射或反射镜聚焦后可获得直径小于 0.01mm 、 功率密度高达106~1012w/cm2的能束,可用作焊接、切 割及材料表面处理的热源。 激光焊实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、加热、熔化、汽化等现象。
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4.焊缝的形成 激光焊过程中,工件和光束做相对运动,由于剧烈蒸发产生的表 面张力使“小孔” 前沿的熔化金属沿某一角度得到加速,在“小孔” 后面的近表面处形成如图2-2所示的熔流。此后,“小孔” 后方液态 金属由于散热的结果,温度迅速降低,液态金属很快凝固,形成连续 的焊缝。
与传统的焊接方法相比,激光焊具有能量密度高、穿透力强、精 度高、适应性强等优点。作为现代高科技产物的激光焊,已成为现代工 业发展必不可少的加工工艺。随着航空航天、电子、汽车制造、医疗及 核工业的迅猛发展,产品零件结构形状越来越复杂,对材料性能的要求 不断提高,对加工精度和接头质量的要求日益严格,同时企业对加工方 法的生产效率、工作环境的要求也越来越高,传统的焊接方法难以满足 要求,以激光束为代表的高能束流焊接方法,日益得到重视并获得了广 泛的应用。
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激光焊接技术在汽车行业的运用
激光焊接在汽车工业中最主要就是应用在汽车车身的焊 接和拼接坯板焊接上 。 拼接坯板大大降低了模具数量,增加了材料利用率,而且 可以在强度要求不同的部位采用不同厚度的坯板,可以一次 冲压成型,减轻了重量,提高了精度,还使得抗腐蚀性和安 全性能都有大幅度提高,车身结构也大大简化。 采用激光焊接工艺使车身的抗冲击性和抗疲劳性都可以得 到显著改善,提高汽车的品质。 采用激光焊接几乎可以把所有不分厚度、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
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激光焊 (二)光束传输及聚焦系统 光束传输及聚焦系统又称为外部光学系统,用于把激光 束传输并聚焦到工件上。
反射镜用于改变光束的方向,球 面反射镜或透镜用来聚焦。在固 体激光器中,常用光学玻璃制造 反射镜和透镜。而对于 CO2激光 焊设备,由于激光波长较长,常 用钢或反射率高的金属制造反射 镜,用GaAs(砷化镓)或 ZnSe(硒化锌)制造透镜。透射式 聚焦用于中、小功率的激光加工 设备,而反射式聚焦用于大功率 激光加工设备。
可焊材料多
可达性好
可借助反射镜使光束达到一般焊接方法无法施焊的部位。YAG激光 (钇铝石榴石固体激光器)和半导体激光可通过光导纤维传输,可达 性好,特别适合于微型零件和远距离的焊接。 可穿过透明介质对密闭容器内的工件进行焊接,如可 焊接置于玻璃密封容器内的被铍合金等剧毒材料。
不要求与焊缝区直接接触
激光束不受电磁干扰,不存在X射线防护问题,也不需要真空保护。
金属表面状态
激光的功率密度
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2.材料的加热
入射
光子与电子发生非弹性碰撞
激光光子
金属晶体
电子获得能量
与其他电子碰撞以及与晶格的互相作用
电子由低能级跃迁到高能级
光子的能量转化为晶格的热振动能
材料温度升高,材料表面及内部温度改变。
金属内部电子间互相碰撞时,每个电子两次碰撞间的平均时间间 隔为 10-13s的数量级。
深熔焊
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光斑功率密度很大时,所产生的小孔将贯穿整个板 厚,形成深穿透焊缝(或焊点)。在连续激光焊时, 小孔随着光束相对于工件而沿焊接方向前进。金属在 小孔前方熔化,随后绕过小孔流向后方,冷却凝固形 成焊缝。 深熔焊的激光束可深入到焊件内部,形成深宽比较 大的焊缝。如果激光功率足够大而材料相对较薄,激 光焊形成的小孔贯穿整个板厚且背面可以接收到部分 激光,这种方法被称为激光小孔效应焊,即穿透焊。 为了焊透,需要一定的激光功率,通常每焊透1mm的 板厚,需要激光功率 1kw。
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(二)激光焊的特点 1.优点
功率密度高
焊缝深宽比大
聚焦后的激光束功率密度可达 105~107w/cm2,甚至更高,加热速 度快,热影响区窄,焊接应力和变形小,易于实现深熔焊和高速焊, 特别适于精密焊接和微细焊接。 可获得深宽比大的焊缝,激光焊的深宽比目前已超过12:1,焊 接厚件时可不开坡口一次成形。 适宜于常规焊接方法难以焊接的材料,如难熔金属、热敏感性强的 材料以及热物理性能、尺寸和体积差能殊的工件间焊接;也可用于 非金属材料的焊接,如陶瓷、有机玻璃等。
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YAG(钇铝石榴石)
激光焊
焊接与切割用的激光器主要是固体激光器和 CO2气体激光 器。极有发展前途的高功率半导体二极管激光器,随着其可 靠性和使用寿命的提高及价格的降低,在某些焊接领域将替 代YAG(钇铝石榴石)固体激光器和CO2气体激光器。
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