激光焊接基础知识

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激光焊接技术应用3篇

激光焊接技术应用3篇

激光焊接技术应用第一篇:激光焊接技术的基本原理及应用激光焊接技术是一种高效、高精度的焊接方法,被广泛应用于航空航天、汽车、电子、医疗、机械等行业。

它主要利用激光束的高能量密度和狭窄聚焦的特性,将金属材料熔化并凝固成为一体。

下面将详细介绍激光焊接技术的基本原理及应用。

一、激光焊接技术的基本原理激光焊接技术是通过高能量密度的激光束对金属材料进行加热,使其熔化和凝固,实现金属之间的连接。

在激光焊接过程中,激光束被聚焦到比光束直径更小的区域内,形成数十万至数百万度的高温点。

这样的高温点可以迅速将金属熔化融合,并形成稳定的焊接连接。

激光焊接技术具有以下几个基本特点:1. 较高的功率密度:利用激光束的高能量密度加热金属材料,可以迅速进行熔化和凝固,实现高效、快速的焊接。

2. 狭窄的焊接区域:激光束可被聚焦到小于0.2mm的区域内,能够实现高精度、高质量的焊接。

3. 快速焊接速度:激光焊接可达到每秒10米的快速焊接速度,能够快速完成大批量的生产任务。

二、激光焊接技术的应用激光焊接技术被广泛应用于各种各样的工业领域。

下面是具体的应用举例:1. 航空航天领域:激光焊接技术能够实现高强度、高质量的金属结构焊接,因此在航空航天领域被广泛应用。

它可以用于制造飞机引擎部件、机身连接结构等。

2. 汽车行业:激光焊接技术可以用于汽车制造中的零部件制造和组装。

它可以用于车身、引擎、制动系统等组件的焊接,保证汽车安全性和性能。

3. 电子行业:激光焊接技术可以制造电子产品中的电池、触摸屏、芯片等关键部件。

它可以实现高精度的焊接,提高了产品的质量和可靠性。

4. 医疗行业:激光焊接技术可以用于医用器械的制造中。

例如,可以使用激光焊接技术制造人工关节、牙齿种植体等。

5. 其他行业:激光焊接技术还可以用于钢结构、家用电器、建筑材料等领域。

例如,它可以用于建筑钢结构的连接和家用电器中的焊接。

总之,激光焊接技术的应用领域非常广泛,优势明显,随着技术的不断发展,激光焊接技术将在各行各业的应用中得到更加广泛的推广和使用。

激光焊接_精品文档

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• 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。激光功率密度一般在104~105W/cm2, 使被焊接金属表面既能熔化又不会汽化, 而使焊件熔接在一起。
激光深熔焊接
与激光热传导焊接相比,激光深熔焊接需要更高 的激光功率密度,一般需用连续输出的CO2激光器 ,激光功率在200~3000W的范围。激光深熔焊接 的机制与电子束焊接的机制相近,功率密度在106 ~107W/cm2的激光光束连续照射金属焊缝表面, 由于激光功率热密度足够高,使金属材料熔化、 蒸发,并在激光光束照射点处形成一个小孔。这 个小孔继续吸收激光光束的光能,使小孔周围形 成一个熔融金属的熔池,热能由熔池向周围传播 ,激光功率越大,熔池越深,当激光光束相对于 焊件移动时,小孔的中心也随之移动,并处于相 对稳定状态。小孔的移动就形成了焊缝,这种焊 接的原理不同于脉冲激光的热传导焊接。
(5)激光束易于聚焦、对准及受光学仪器所导引,可放置 在离工件适当之距离,且可在工件周围的机具或障碍间再 导引,其他焊接法则因受到上述的空间限制而无法发挥;
(6)工件可放置在封闭的空间(经抽真空或内部气体环境 在控制下);
(7)可焊材质种类范围大,亦可相互接合各种异质材料;
(8)易于以自动化进行高速焊接,亦可以数位或电 脑控制;
• 。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。

激光焊接行业小知识

激光焊接行业小知识

激光焊接行业小知识激光焊接是一种高精度、高效率的焊接技术,广泛应用于各个行业。

它利用激光束的高能量密度,将工件表面局部加热至熔点以上,通过熔融和冷却形成焊缝。

下面将介绍一些关于激光焊接的小知识。

1. 激光焊接的优点:- 高精度:激光束聚焦后能够实现非常小的焊缝宽度,适用于微小零件的焊接。

- 高效率:激光焊接速度快,熔化区域小,能够提高生产效率。

- 无接触:激光焊接不需要直接接触工件表面,减少了对工件的损伤。

- 无污染:激光焊接不需要使用焊接材料,避免了污染环境的问题。

2. 激光焊接的应用领域:- 电子行业:激光焊接广泛应用于电子元器件的制造,如电池片、电路板等。

- 汽车行业:激光焊接可用于汽车零部件的制造,如车身焊接、发动机零件焊接等。

- 航空航天行业:激光焊接在航空航天领域有重要应用,如飞机结构件的焊接、航天器零部件的连接等。

- 医疗行业:激光焊接可用于医疗器械的制造,如植入式医疗器械的焊接等。

3. 激光焊接的工艺参数:- 激光功率:激光功率的选择与焊接材料的类型和厚度有关,需要根据具体情况进行调整。

- 焦点位置:焦点位置的调整会影响焊缝的质量和形状,需要根据焊接要求进行优化。

- 扫描速度:扫描速度的选择与焊接材料的熔化温度和导热性能有关,需要进行合理的设定。

4. 激光焊接的注意事项:- 安全防护:激光焊接过程中需要采取相应的安全措施,避免激光对人眼和皮肤造成伤害。

- 材料选择:不同材料对激光的吸收率不同,需要选择适合的材料进行焊接。

- 焊接质量检测:焊接后需要进行质量检测,以确保焊缝的质量符合要求。

总结:激光焊接作为一种高精度、高效率的焊接技术,在各个行业都有广泛的应用。

它具有高精度、高效率、无接触和无污染等优点,适用于电子、汽车、航空航天和医疗等领域。

在进行激光焊接时,需要注意安全防护、材料选择和焊接质量检测等方面。

通过合理调整激光焊接的工艺参数,可以实现高质量的焊接效果。

激光焊接工艺的基本知识

激光焊接工艺的基本知识

激光焊接工艺的基本知识概述激光焊接是一种高能量密度的热源焊接方法,利用激光束将工件加热到熔化或融合状态,实现金属材料的连接。

激光焊接具有高精度、高速度、低变形等优点,在航空航天、汽车制造、电子设备等领域得到广泛应用。

工作原理激光焊接主要通过激光束对工件表面进行聚焦,使其吸收激光能量产生热源,从而使工件局部区域迅速升温并达到熔化或融合状态。

通过控制激光束的功率、聚焦方式和运动轨迹,实现对工件的精确加热和连接。

设备与系统激光源激光源是激光焊接系统的核心部件,常见的激光源包括CO2激光器、固态激光器和纤维激光器等。

不同类型的激光源具有不同的特点和适用范围,选择合适的激光源对于实现高质量的焊接至关重要。

光学系统光学系统主要包括激光束传输系统和聚焦系统。

激光束传输系统用于将激光束从激光源传输到焊接头,常见的传输方式有光纤传输和反射镜传输。

聚焦系统用于将激光束聚焦到工件上,通常包括凸透镜、平凸透镜和聚焦镜等。

控制系统控制系统是激光焊接过程中的关键部分,用于控制激光功率、聚焦位置和运动轨迹等参数。

通过精确控制这些参数,可以实现对焊接过程的精确控制和优化。

工艺参数激光功率激光功率是影响焊接速度和质量的重要参数。

功率过低会导致无法达到熔化或融合状态,功率过高则容易引起气孔、裂纹等缺陷。

根据工件材料和厚度的不同,选择合适的激光功率进行焊接。

焦距焦距是指从聚焦镜到工件焊点的距离,影响激光束的聚焦效果和焊接质量。

焦距过大会导致焊缝变宽、深度不足,焦距过小则容易引起激光束的散射和偏离。

根据焊接要求和工件形状选择合适的焦距。

扫描速度扫描速度是指激光束在工件表面移动的速度,影响焊接线能量分布和熔池形态。

扫描速度过快会导致熔池不稳定、焊缝细节不清晰,扫描速度过慢则容易引起过热和变形。

根据工件材料和要求选择合适的扫描速度。

气体保护气体保护是激光焊接中常用的一种方法,通过向焊接区域供应惰性气体,如氩气或氮气等,可以有效防止氧化、脱氢和杂质的进入,提高焊接质量。

激光焊接技术课件

激光焊接技术课件
• 激光焊接是以激光作为热源 ,它有着极高的加热能力, 其发出的激光,依靠偏光镜 反射作用,将激光光束反射 后汇聚聚焦装置,把大量的 能量集中在很小的聚焦点上 ,从而使聚焦点上拥有巨大 的能量,实现了能量密度高 ,加热集中的目的,从而使 接触的材料融化、冷却实现 焊接。
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。
激光的聚焦
激光Laser Light 普通光 Ordinary Light
• 单频(单波长)和校准(平行)的光可 以聚焦成很小的焦点
激光原理 激光器系统
激光的原理
激励能量
Nd-原子 未受激励的 受激励的
100%反射镜
激光物质 (Nd:YAG)
通过激励发 光使光增强
50%反射镜
• 两块平行的、间距为波长整数倍的反射镜筛选出我们所需要的光子 形成优质的激光光束。
激光的简介
我们为什么需要激光?
• 材料加工需要吸收很强的光。 • 高强度的光可以通过激光聚焦成光束获得。
– 普通光不能聚焦成很高的能量密度(或足够小 的点)
• 手持放大镜可以把太阳光聚焦让纸燃烧但是不能把 金属融化
激光的简介
激光Laser Light
普通光Ordinary Light
• 单频的(单波长)
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"通过受激发射光扩大"。激光的英文 全名已经完全表达了制造激光的主要过程。 • 1964年按照我国著名科学家钱学森建议将“光受激发射”

激光焊接基本原理讲解

激光焊接基本原理讲解

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开头字母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,同时提高光的方向性。

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、激光的主要特长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 (波长、频率b 、方向性――激光传播时基本不向外扩散。

c 、相干性――激光的位相 (波峰和波谷很有规律,相干性好。

d 、高输出功率――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。

l 、激光焊接加工方法的特征A 、非接触加工,不需对工件加压和进行表面处理。

B 、焊点小、能量密度高、适合于高速加工。

C 、短时间焊接,既对外界无热影响,又对材料本身的热变形及热影响区小,尤其适合加工高熔点、高硬度、特种材料。

激光焊接知识集锦讲解

激光焊接知识集锦讲解

激光焊接知识集锦目录激光焊接基本原理...................................................................................................................... - 2 - 激光焊接概述.............................................................................................................................. - 4 - 激光传感器焊接技术的介绍与发展.......................................................................................... - 6 - 激光焊接技术及其在汽车制造中的应用.................................................................................. - 8 - 激光塑料焊接概述.................................................................................................................... - 13 -激光焊接基本原理一、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)的英语开头字母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。

激光焊接工艺的基本知识

激光焊接工艺的基本知识

激光焊接工艺的基本知识激光焊接的定义激光焊接是利用激光束的高能量密度、高聚焦度和高一致性,将激光能量引入焊接区域,使焊缝区域被熔化并冷却形成焊缝的一种焊接方法。

激光焊接的原理激光焊接是利用激光束的高功率密度,将激光能量转化成热能,通过加热和熔融工件的材料,使其形成焊缝并实现材料的连接。

激光束可以通过光学系统进行聚焦,从而集中到焊接区域上。

激光焊接的优点•高能量密度:激光焊接可以将高能量聚焦在小面积上,使材料瞬间加热并熔化,从而实现快速的焊接。

•高一致性:激光焊接的激光束具有高一致性,焊接效果稳定且可重复。

•焊接速度快:激光焊接的瞬间加热和熔化速度非常快,可以实现高速焊接。

•焊缝质量好:激光焊接可以实现焊缝的精细化控制,焊缝形态美观且强度高。

•无接触式焊接:激光焊接是一种无接触式的焊接方法,可以避免材料变形和污染。

激光焊接的应用领域1.电子行业:激光焊接广泛应用于电子产品的组装和连接,如手机、电脑等电子元件的焊接。

2.汽车工业:激光焊接广泛应用于汽车零部件的制造,如发动机、变速器等的焊接。

3.航空航天工业:激光焊接在航空航天领域具有重要应用,如飞机结构件的焊接、航天器的焊接等。

4.家电行业:激光焊接在家电行业中应用广泛,如冰箱、洗衣机等产品的焊接。

5.医疗器械:激光焊接在医疗器械制造中具有重要地位,如手术器械、人工关节等的焊接。

激光焊接的工艺参数1.激光功率:激光功率决定了焊接过程中的能量输入,需要根据焊接材料的厚度和类型进行选择。

2.激光波长:激光波长决定了激光束在焊接材料中的穿透深度,需要根据焊接材料的吸收情况选择合适的波长。

3.聚焦方式:激光焊接可以采用具有不同聚焦方式的光学系统,如凸透镜、聚焦镜等,根据焊接材料的形态和要求选择合适的聚焦方式。

4.扫描速度:扫描速度决定了焊接速度,需要根据焊接材料的热导率和焊接质量要求进行调整。

5.激光频率:激光频率可以影响焊接的稳定性和效果,需要根据焊接材料的特性选择合适的频率。

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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, 91017-7133Tel.: 626 303 5676 Fax: 626 599 9636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,为了使这个扩大发生,那处在活跃态能级的原子数量必须远大于处在低能级原子的数量,这种大量处在活跃能级的“粒子数反转“是产生激光的必需条件。

图B: 激光产生的三个阶段的简化图示,包括:(1)自发辐射(2)受激辐射(3)放大1.3 Nd:YAG 激光介质Nd :YAG 激光焊接者所用的激光棒是一种合成的钇铝石榴石晶体,主体材料是含有一小部分钕的YAG 材料,一种活性元素,在钇离子中加入钕离子叫做掺杂,通常的掺杂比例约为1,1.5%,选择最佳的激光效果和防止过度应变的晶体为掺杂时机,因为Nd3+离子体积大于Y3 +离子,YAG 晶体是激光材料Nd3+的理想主体材料,硬度高,稳定,光性均匀的,并具有良好的导热性,允许激光在高平均功率水平工作,钕是一种很好的激光材料,因为它能产生比任何其他掺杂元素都要高的功率,激光棒的功率和光学性能决定了它的尺寸,由于晶体质量和热管理,激光棒的最大尺寸限制在了长度200mm 和直径15mm 。

1.4 泵浦源使活跃的介质产生激光,需要输入外部能量或泵浦源,泵浦源的选择取决于激光介质的类型和激光的类型,Nd :YAG 晶体是一种固态激光器,即介质是固态活跃态 谐振器电子泵浦能量激光光子基态活跃态 基态两个激光光子电子泵浦能量晶体,并用光的能量作为泵浦源,光能是由脉冲激光焊机闪光灯提供的。

1.5 谐振器谐振腔的设计对激光束的发射质量和空间功率分布有着重要的影响,最常用的谐振器设计成由两个球形或平面反射镜面对面,光束的传播特性是由反射镜的曲率和它们之间的距离决定的,光镜的曲率和间距的优化需要复杂的分析,这是因为激光棒中产生激光的过程中的热效应将其更加复杂化了,当激光吸收泵浦能量时,激光棒就被加热。

如果泵浦能量的频率超过晶体的热弛豫时间,晶体的温度就会升高,这导致在激光棒晶体温度梯度引起的热透镜效应,使晶体作为透镜的衍射的激光功率的降低,这个过程在晶体激光棒中引起温差,并通过晶体棒像透镜一样衍射激光而导致热透镜效应。

脉冲激光焊接的泵浦腔给闪光灯和激光棒提供房间,它一般设计成内壁镀金的椭圆形状,用来反射从闪光灯传播到晶体棒的所有的光,流动的水浸没整个泵浦腔来冷却闪光灯和激光棒。

图C: Nd:YAG 脉冲激光焊的主要组成是一个用闪光灯的光学泵浦1.6 激光安全在美国,美国食品药物管理局CDRH 对激光安全问题负有管理权,此外,美国的激光研究所提供了激光安全的指导方针和实践,除了与操作任何设备相关联的名义危害外,用Nd YAG 激光相关的主要风险是涉及与激光物质直接或间接的眼睛接触,由于人眼实际上将激光束直接聚焦到视网膜上,激光操作员和在激光闪光灯激光棒泵浦腔镜子附近的其他所有人,必须长时间工作在众所周知的一级眼安全环境,激光有四个级别,从四级到一级,一级是最安全的,一级眼安全环境要么通过带上任何合适的安全护目镜,要么所有激光物质包含在一级密封的机箱或工作站内,CDRH 提供激光制造商和用户具体规则、标准和每种类型的激光和能量级的暴露限值。

2 激光焊接基本原理Nd:YAG 脉冲激光焊接系统包含几个要素:1.激光,2.光束传输3.聚焦头4.激光焊接系统5.关键焊接参数。

2.1脉冲激光焊焊接用的激光是由Nd:YAG 激光器闪光灯泵浦产生的脉冲激光,Nd:YAG 晶体是最有效和最强大的材料,可用于解决晶体棒内产生的功率热量,与二极管泵浦和Q 开关产生的激光相比,脉冲激光焊要的是闪光灯,二极管不适合产生脉冲,光纤/反光镜聚焦头运动过程焊接系统透镜光束传输激光焊接系统要素 激光Q 开关不能提供给焊接用的高效能量。

图D:一个脉冲Nd :YAG 激光焊机的布局所展示的谐振腔和光学光束传输组件,注意实时功率反馈,以及时间或能量分配的能力2.1.1实时功率反馈也许Nd:YAG 脉冲激光焊机需要设计成能提供一系列特殊的特性,用来优化焊接工艺,为更多苛刻的应用增加可靠性和可重复性,实时功率反馈,通过对源电流的脉冲宽度调制,在闪光灯整个生命周期中,确保卓越的脉冲稳定性,自动提供相同的预置焊接参数。

2.1.2功率斜波在缝焊应用中,功率斜波的特征是消除使用旧的激光设计原本发生的末端脉冲的破裂,功率斜波允许焊接程序逐渐增加焊接开始和结束时的激光能量,它还提供了一个更具美观性焊缝。

输出透镜穿透镜输出调节器灯泵浦能量供给逆变器反馈照射器输出波监视器输出波形设置 监视显示图E:缝焊中的渐变特性,防止末端脉冲破裂,保证生成平滑的焊缝2.1.3脉冲成形大多数焊接情况下使用的是如下图所示的方波焊接脉冲,但在少数应用中使用脉冲成形能增强焊接性,脉冲波形有很多种,但最常用的是两个基本波形,第一个用来克服像铜和铝这样的高反光性材料,第二个是用来尽量减少焊接过程中容易出现开裂的的那部分材料的热循环。

2.1.4时间分配时间分配特征允许一束激光被分成两束或两束以上传输到焊缝,用来有序分隔工作区域或者工作环境。

由于时间的分配,一束激光可以提供用于各种焊接参数的多样的工作环境,这极大减小了激光的成本。

峰值功率方波脉冲退火脉冲脉冲成形项目细高脉冲2.1.5 功率分配功率分配特征允许一束激光被分配,同时传输到两个或更多焊缝,因此大大增加了每束激光脉冲的焊接数量,每束光束都适当地平衡,这样每个焊缝的熔核都具有相同的形状,面积和深度。

2.1.6光束传输通常使用大约5m 长的柔性光缆将光束传输到焊接区,柔性光缆的使用,大大有利于集成到总控激光焊接系统,工厂自动化设备和机器人。

使用位于激光腔中的光学系统将激光束发射到光纤中,光纤有两种类型,阶梯指数或者渐变指数,纤维也可有不同的核心直径,从100至1000微米,进一步详情请参阅3.4.2节。

2.1.7聚焦头光学线缆将激光能量传输到聚焦头,聚焦头由光学器件组成,它聚焦光纤发出的激光并发射到被焊接的材料上。

较长的焦距透镜产生较大的光斑直径,而较短的焦距透镜产生较小的焊点。

(更多细节见3.4.3聚焦光学)。

2.2激光焊接过程激光焊接是一种非接触的过程,需要从焊接部件的一侧进入焊接区,强烈激光以毫秒为单位快速加热一般材料,形成焊缝,激光的灵活性提供了三种类型的焊接:传导模式,传导/渗透模式,穿透或小孔模式。

图F :根据激光脉冲的功率密度和脉冲宽度产生的三种类型的焊接• 传导型焊接是在低能量密度形成一个浅而宽的焊核,•传导/穿透模式发生在中等能量密度的情况下,比传导模式显示更大的穿透比, •穿透或小孔模式的焊缝具有深而窄的特征,这种模式下,激光在气化了的材料里形成了一个像钥匙孔一样的细洞,它延伸到材料,并为激光提供导管,高效地在材料内部传输,这种直接输送到材料的能量不依赖于传导,以达到渗透,并因此将热量集中到材料,并减少热影响区。

传导穿透/传导2.3 关键焊接参数关键焊接参数可分为两部分,与零件本身有关的参数和激光的参数2.3.1 联合设计与拟合由于激光焊接是一种非接触式的过程,可焊接广泛形状的接头,此外,激光能够焊接到很局限的区域,主要的接头设计如图G所示。

在任何的理想焊接接头中,更薄的材料是顶片。

对接搭接角接图G:最常见的焊接接头,其他大多形状都有它们演变而来可靠的激光焊接最重要的要求是焊接接头的紧密配合,激光点焊或缝焊通常是一个自发过程,这意味着在焊接过程中不添加填充材料,因此,如果焊接表面太远,没有足够的焊接材料来弥补缺口,焊缝将会产生咬边,为了得到最好的结果,接头间隙应该是零或紧密结合,但这不切合实际,有点间隙是允许的,根据经验,此间隙切不能大于材料最薄处或焊接渗透深度的10%,哪个都是越小越好,必须强调的是,间隙的公差要具体,并且要充分检查并用实验测量的方法量化。

2.3.2 部分对齐激光焊接用的聚焦光斑直径通常为100到1000微米,更好的焊接应用可能要求更小的光斑直径(25-50微米),比如医疗导管或者微型电子设备,激光焊接的接缝必须足够精确,这样聚焦光斑才不会偏离接头,这种错位的公差是有一定直径的聚焦光束的一个功能,并在一个较小程度上设计接头,垂直公差却不太重要,但也扮演着尽可能聚焦光束的角色。

水平对齐垂直对齐图H:名义上的激光与工件部分对齐公差,横向公差是至关重要的,垂直方向上的公差对于焊接过程要求很宽垂直公差涉及到确保在接头处的聚焦光斑有足够的能量密度形成焊缝,这个公差叫做聚焦深度,他一般是镜头焦距的0.5%长。

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