4.19 薄壁件的激光脉冲焊接讲解
脉冲激光焊接工艺
100%
气
80%
化 60%
40%
20%
温度 0%
0
2
4
6
8
10
12
太低
波形的影响
一般的，如果考虑反射率的变化，要维持材料 的表面温度不变，则注入能量随时间的变化大 概如下图所示：
100%
80% 考虑反
60%
射率 40%
20% 不考虑
0%
反射率 0
2
4
6
8
10
12
波形的影响
上面的波形都是针对点 焊来说的，而缝焊时一 般采用一个方波即可。 如右图所示：
2、激光平均功率：实际输出的激光功率，大约等 于注入平均电功率的2-3％。我们的机器上是几十 到几百瓦。
3、激光峰值功率：激光在实际出光时的瞬间功率。 由于我们是使用脉冲激光，激光峰值功率等于平 均功率除以占空比。在我们的机器上一般是几个 千瓦的数量级。
激光波形解释
脉宽＝5ms
频率＝
1
1000/20=50Hz
功率密度的影响
2、当注入功率引起的材料温度上升速度小于散 热的速度时，材料温度下降。
3、几种常用材料在1ms内升温到各温度点对应的 功率密度：
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利用激光高能密度、高能量流密度和高聚焦能力进行焊接的先进技术。
相比传统的电弧焊接和气体保护焊接，激光焊接具有更高的焊接速度、更小的热影响区和更高的焊接质量。
其原理是利用激光器将功率较高的激光束聚焦到焊缝上，使焊缝处的材料迅速加热并熔化，然后冷却凝固形成焊接接头。
激光焊接技术包括传统连续激光焊接和脉冲激光焊接两种。
传统连续激光焊接是将连续激光束聚焦到焊缝上，通过连续的加热和冷却过程实现焊接。
脉冲激光焊接则是利用脉冲激光束进行焊接，激光脉冲的能量和时间可以根据焊接工件的要求进行调整。
传统连续激光焊接的工艺参数主要包括焦距、聚焦点直径、激光功率和焊接速度等。
焦距决定了激光束在焊缝处的聚焦程度，聚焦点直径决定了激光束的功率密度，激光功率决定了焊接速度，焊接速度决定了焊接质量。
脉冲激光焊接的工艺参数主要包括脉冲能量、脉冲宽度和脉冲频率等，这些参数可以根据焊接工件的要求进行优化。
激光焊接的工艺分析主要包括焊接过程的数值模拟和实验验证。
通过数值模拟可以预测焊接过程中的温度分布、固相扩散、相变和应力变形等物理过程，通过实验验证可以验证数值模拟结果的准确性。
工艺分析的目的是找出最优的焊接工艺参数，以获得最佳的焊接质量和生产效率。
激光焊接技术在汽车制造、航空航天、电子电器和光电子等领域得到了广泛应用。
激光焊接可以实现对薄板、薄壁件和复杂结构的焊接，焊缝质量好，焊接速度快，适用于大批量生产。
激光焊接还可以实现金属与非金属的焊接，如金属与陶瓷、金属与塑料的焊接，这在传统焊接技术中是难以实现的。
激光焊接技术是一种高效、高质量的焊接技术。
通过优化工艺参数和进行工艺分析，可以进一步提高激光焊接的质量和生产效率，推动激光焊接技术的发展和应用。
激光脉冲焊接的工艺参数
激光脉冲焊接的工艺参数一、激光功率激光功率是指激光器输出的光功率，通常用瓦特(W)表示。
激光功率的选择直接影响焊接速度和焊接深度。
较高的激光功率可以提高焊接速度和焊接深度，但同时也会增加能量输入，增加焊缝热影响区的尺寸，从而影响焊缝的形貌和成形质量。
二、脉冲频率脉冲频率指的是激光每秒发射的脉冲数量，以赫兹(Hz)表示。
脉冲频率的选择对焊接形貌和成形质量影响较大。
高脉冲频率可以提高焊接速度和焊接深度，同时减少热输入和焊缝热影响区的尺寸，从而减少热影响和热变形。
三、脉冲宽度脉冲宽度是指激光的脉冲持续时间，通常用毫秒(ms)或微秒(μs)表示。
脉冲宽度的选择对焊接形貌和成形质量也会产生显著影响。
较短的脉冲宽度可以提高焊缝质量，使焊缝表面光滑，减少焊缝熔渣和气孔等缺陷。
四、光斑直径光斑直径是指激光束在焊接件表面的直径，通常用毫米(mm)表示。
光斑直径的选择影响焊接深度和焊缝宽度。
较小的光斑直径可以提高焊接深度和焊缝质量，但同时也会降低焊接速度。
五、焦点位置焦点位置是指激光焦点与焊接件表面的距离，通常用毫米(mm)表示。
焦点位置的选择影响焊接深度和焊缝宽度。
较近的焦点位置可以提高焊接深度和焊缝质量，但需要注意焊接位置和长焦距情况下的激光能量密度损失。
六、激光扫描速度激光扫描速度是指激光束在焊接件表面的移动速度，通常用毫米/秒(mm/s)表示。
激光扫描速度的选择影响焊接速度和焊接质量。
较快的激光扫描速度可以提高焊接速度，但同时也会增加焊缝宽度并可能影响焊接质量。
七、气体保护气体保护是指在焊接过程中通过喷嘴向焊缝区域提供气体保护，常用的保护气体为惰性气体，如氩气。
气体保护的选择影响激光辐照区域的氧气与金属的反应，防止焊缝内部含气并促进焊接质量的提高。
综上所述，激光脉冲焊接的工艺参数包括激光功率、脉冲频率、脉冲宽度、光斑直径、焦点位置、激光扫描速度和气体保护等。
合理选择这些参数，可以实现高效、高质量的激光脉冲焊接。
一文看懂激光焊机焊接工艺
一文看懂激光焊机焊接工艺激光器的优势与传统的电弧焊接工艺相比，激光束接缝有很多好处：小区域内选择性的能量应用：降低热应力和减小热影响区，极低的畸变。
接合缝窄、表面平滑：降低甚至消灭再加工。
高强度与低焊接体积结合：焊接后的工件可以经受弯曲或者液压成形。
易于集成：可与其他生产操作结合，例如对准或者弯曲。
接缝只有一边需要接近。
高工艺速度缩短加工时间。
特别适用于自动化技术。
良好的程序控制：机床控制和传感器系统检测工艺参数并保证质量。
激光束可以不接触工件表面或者不对工件施加力的情况下产生焊点。
焊接和钎焊金属热传导焊接中，表面被熔化激光束可以在金属表面连接工件或者产生深焊缝，也可以和传统的焊接方法相结合或用作钎焊。
1热传导焊接热传导焊接中，激光束沿着共同的接缝熔化相配零件，熔融材料流到一起并凝固，产生一个不需要任何额外研磨或精加工的平滑、圆形的焊缝。
深熔焊产生一个充满蒸气的孔，或者叫小孔效应热传导焊接深度范围在仅仅几十分之一毫米到一毫米。
金属的热导率限制了最大的焊接深度，焊接点的宽度总是大于它的深度。
变速器部件的深熔焊显微镜下观察到的激光焊接横截面如果热量不能迅速地散去，加工温度就会上升到气化温度以上，金属蒸气形成，焊接深度急剧增加，工艺变成了深熔焊。
2深熔焊深熔焊需要大约 1 MW/cm2的极高功率密度。
激光束熔化金属的同时产生蒸气，蒸气在熔融金属上施加压力并部分取代它，同时，材料继续熔化，产生一个深、窄、充满蒸气的孔，即小孔效应。
激光束沿着焊缝前进，小孔随之移动，熔融金属环流小孔并在其轨迹内凝固，产生一个深、窄的内部结构均匀的焊接，焊接深度可能比焊接宽度的大十倍，达到25mm 或者更深。
深熔焊的特征在于高效率和快速的焊接速度，热影响区很小，畸变可控制在最低限度，常用于需要深熔焊接或者多层材料需要同时焊接的应用中。
3活跃气体和保护气体活跃气体和保护气体在焊接过程中辅助激光束。
活跃气体用于CO2激光器焊接，以防止工件表面形成等离子体云阻碍激光束。
激光脉冲焊接的工艺参数
激光脉冲焊接的工艺参数
激光脉冲焊接是一种高端的金属加工技术，它可以实现高效、高品质的焊接作业。
以下是激光脉冲焊接的工艺参数的参考内容：
1. 脉冲功率
脉冲功率是激光脉冲焊接的最重要的工艺参数之一。
它的大小直接决定了焊接的深度和速度。
通常情况下，脉冲功率越大，焊接深度越深，速度越快。
但是，过高的脉冲功率也会导致材料过度熔化，从而影响焊接质量。
2. 脉冲时间
脉冲时间是指激光工作时每个脉冲的时间长度。
脉冲时间的长短影响着焊接的深度和宽度。
一般情况下，脉冲时间越长，焊接效果越好，但如果过长，则容易导致过度熔化，影响焊接质量。
3. 频率
频率是指激光脉冲焊接每秒钟输出的脉冲次数。
它决定了焊接的速度和效率，一般情况下，频率越高，焊接速度越快，效率越高。
4. 送丝速度
送丝速度是指焊丝在焊接过程中的进给速度。
它的大小直接影响着焊接质量和效率，通常情况下，送丝速度越快，焊接速度越快，但需要注意的是，送丝速度过快也会导致焊丝抖动和材料过度熔化。
5. 感应气体
感应气体是指在焊接过程中使用的保护气体。
它可以有效地防止氧化和污染，从而提高焊接质量。
常用的保护气体有氩气和氮气，选择哪种保护气体取决于具体的焊接材料和工艺。
以上是激光脉冲焊接的工艺参数的参考内容，这些参数的选择取决于焊接材料、焊接要求和设备参数等因素。
在实际应用中，需要根据具体情况进行调整和优化。
脉冲激光焊
脉冲激光焊摘要：在机械加工领域，随着激光焊成本的降低和性能的提升，激光焊的应用越来越广。
激光焊是唯一的一种非接触焊接方法，整个焊接过程不会受到焊接材料电和磁效应的影响。
激光焊分为脉冲激光焊和连续激光焊，脉冲激光焊类似于电阻点焊，而连续激光焊类似于弧焊。
连续激光焊在大型结构件焊接领域应用广泛，而脉冲激光焊则适用于一些小件的焊接，比如心脏起搏器、微波炉外壳、电池和传感器。
激光器工作在脉冲模式下也可以用于缝焊，重叠的脉冲能够达到气密密封的效果。
激光脉冲的很多特性可以充分发挥激光焊接的优点。
本文将全方位的讨论激光脉冲，包括初始耦合、焊缝熔合和冷却。
结合这些特性的研究，我们可以有效地控制焊缝熔深、焊缝尺寸、焊接方式（传导或深熔）、残余应力以及气孔裂纹等缺陷。
关键字：脉冲激光焊，耦合，熔合，冷却速率，残余应力，裂纹，气孔1.前言激光束的许多属性使其适合于激光焊接。
激光单色性好、准直性高，可以聚集形成一个非常小的光点，其中光子密度可以高到在毫秒时间内熔化金属和合金。
激光波长由光源决定，最常用于脉冲激光焊的是Nd：YAG激光，其波长为1.064um，可以通过光纤进行传输。
光纤激光器是新一代激光器，它可以产生和YAG激光器相同波长的激光束，不过激光束是由光纤本身产生的。
光纤激光器的优点是：光束质量好，工作距离（透镜和工件之间的距离）长。
与普通工作距离为2英寸的YAG激光器相比，光纤激光器工作距离为10英寸。
市场上常见的另外一种激光器是CO2激光器，产生光束波长为10.64um，不过CO2激光器常用于连续焊而不是脉冲焊。
激光束可以在空气和真空中传播，能量损失小。
在其应用中，整个激光传输设备包括激光头和光纤，它们安装在一个手套箱里，必要在进行Ti焊接时，可以避免工件氧化和受潮。
如果必要的话，这种工作环境可以限制在更狭小的空间里，激光能量是通过石英窗传递的。
激光焊并不需要待焊工件导电，而电阻焊、弧焊和电子束焊则要求待焊工件必须在导电情况下进行焊接，因此，激光焊适合焊接所有类型的材料，包括：金属，陶瓷/玻璃，以及塑料。
激光的焊接原理及工艺应用
激光的焊接原理及工艺应用1. 激光焊接的原理激光焊接是利用激光束的高能量密度，将焊接区域加热至熔化或融化状态，通过热传导或熔池混合来实现材料的焊接。
主要原理包括以下几个方面：•光能转化：激光束通过外部激光器产生，由电能转化为光能，具有高能量密度和高聚焦性。
•热传导：激光束在材料表面的吸收会引发局部热量的产生，这种热量通过热传导进一步加热焊接区域。
•融合：当焊接区域的温度达到材料的熔点时，材料会发生熔化，形成熔池。
•熔池控制：通过调整激光的功率、扫描速度和焊接时间等参数，可以控制熔池的形成和稳定性。
•冷却：当激光束停止输入时，焊接区域的熔池会逐渐冷却凝固，完成焊接过程。
2. 激光焊接的工艺应用激光焊接具有许多优点，例如高精度、高速度、低热输入和无接触等特点，因此在工业生产中得到广泛应用。
以下是几种常见的激光焊接工艺应用：2.1 激光传导焊接激光传导焊接是通过激光束照射在材料表面，传导热量使材料表面熔化并与另一块材料接触。
这种焊接方式适用于薄板、线材和工件表面修补等应用。
2.2 激光深熔焊接激光深熔焊接是将激光束聚焦在焊缝上，使焊缝区域瞬间加热至熔融状态，形成深度较大的熔池。
这种焊接方式适用于厚板材和精密零件的连接。
2.3 激光微焊接激光微焊接是指使用激光束进行微小焊接。
由于激光焊接具有高能量密度和高聚焦性，可以实现微小尺寸的焊接，适用于精密仪器、电子元件和细小零件等微小焊接需求。
2.4 激光点焊激光点焊是将激光束聚焦在焊接区域的其中一个点上，通过控制焊接参数实现点对点的焊接。
这种焊接方式适用于需要精确定位和高速焊接的应用，例如汽车制造、电子组装等。
2.5 激光钎焊激光钎焊是利用激光束加热钎料而不是焊接材料来实现焊接。
激光钎焊常用于合金材料、玻璃和陶瓷等难焊材料的连接。
2.6 激光搅拌焊接激光搅拌焊接是将激光束与搅拌器结合，通过旋转激光焊接头和搅拌器，实现焊缝区域的熔化和搅拌，从而实现高质量的焊缝连接。
薄壁不锈钢管道焊接技术研究
薄壁不锈钢管道焊接技术研究
1、焊接技术的基本原理
薄壁不锈钢管道的焊接技术包括电弧焊、埋弧焊、氩弧焊以及超声波
焊接。
电弧焊是一种比较常用的焊接方式，它利用电弧温度达到2100℃-2500℃，使焊接部位的金属熔化，然后经由金属粘结剂的作用将焊接部位
的金属结合起来，从而达到焊接的目的。
氩弧焊是利用氩气和护弧气的氩弧，加上钨电极与基材的摩擦加热都
可以达到高温的，使基体的晶粒熔化，在焊接部位发生熔池，起到熔接的
作用，从而达到焊接的要求。
超声波焊接是一种低温的焊接技术，它的基
本原理是利用超声波的热效应，将高频振动变为热能，从而使金属材料内
部键合，经过热处理后，金属材料之间粘结力会得到增强。
2、焊接工艺的优化
首先，针对不同的材质，需要根据不同的性能特征，确定正确的焊接
技术和技术参数。
其次，由于薄壁不锈钢管道的质量要求较高，因此，需要采用高端的
焊接材料以保证管道接头部位的焊缝质量。
再次，需要做好充分的焊接技术准备，确保管道的焊接过程达到要求。
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9/30/2018
2.2 激光脉冲焊接的主要参数
脉冲宽度：单个脉冲的时 间； 脉冲频率：每秒钟内激光 脉冲重复的次数； 激光平均功率：设备实际 输出的激光功率； 激光峰值功率：激光在实 际出光时的瞬时功率。 各参数具体的含义和数值 计算如图2所示。2018
2.3 激光脉冲波形的选择
薄壁件的激光脉冲焊接
课程名称：激光焊接工艺实践 承担单位：浙江工贸职业技术学院
9/30/2018
1.教学目标
• 了解激光脉冲焊接的工艺特点，掌握激光脉冲焊接的主 要参数及其对焊接过程和质量的影响。
9/30/2018
2. 激光脉冲焊接工艺介绍
2.1 激光脉冲焊接的特点
在激光脉冲焊接工艺过程中，激 光以脉冲形式发出，每个脉冲形 成一个焊点，与其对应的是激光 连续焊接工艺，如图1所示。 激光脉冲焊接的特点是： （ 1 ）对被焊母材的热输入量较 小，主要用于精密元件、微电子 器件或薄膜的焊接和封装； （ 2 ）一般用于点焊和中小功率 的缝焊，被焊材料的厚度通常不 超过 1mm ，接头形式以对接和 搭接为主。 图1 激光脉冲焊与激光连续焊示意图
9/30/2018
2.4 薄壁件的激光脉冲焊接
插入视频：黑莓PLAYBOOK实拍激光脉冲焊接（以下为视频字幕）
以薄壁不锈钢容器的激光脉冲焊接为例，因为属于黑色金属材料的焊接，可以选择 方波、工频脉冲进行焊接。又由于母材厚度较薄，这里选择离焦量为正，以减少熔 深，并有助于改善焊缝的成形。 为了进一步降低被焊工件的焊接热变形，这里对焊接顺序进行了选择优化，尽可能 做到对称施焊。 如果考虑到被焊的不锈钢容器有密封性要求时，应该使焊点的重叠率大于50%。
9/30/2018
3. 小结
本次课介绍了激光脉冲焊接工艺的特点和主要参数及其
含义，特别是脉冲波形的选择原则。
9/30/2018
4. 作业思考题
（1）激光脉冲焊接和激光连续焊接的本质区别是什么？
（2）采用激光脉冲焊接不锈钢材料，对焊接脉冲波形的选择
有什么要求？
9/30/2018
激光脉冲焊接不同材料时应该选择合适的波形，主要考虑材料的如下特性： （1）材料对激光的吸收率 :吸收率较高的黑色金属焊接波形的峰值一般较小， 吸收率较低的有色金属焊接波形的峰值应较高；
（2）材料的熔点：熔点高的材料所需要的平均功率较大，熔点低的材料所需要
的平均功率较小； （3）材料的沸点：沸点低材料应选择低的峰值功率； （4）材料的导热率：导热率较高的材料需要注入的瞬间能量或者持续功率较大， 所以多用峰值功率较高的窄脉宽波形，或峰值能量较小但频率高的波形焊接； （5）材料的冷却凝固特性：如果材料在冷却凝固时容易形成裂纹，需要增加冷 却保温段，可通过减小电流，拉长脉冲宽度来实现。