激光填丝焊技术研究
激光焊接技术的研究现状及发展趋势
激光焊接技术的研究现状及发展趋势一、本文概述激光焊接技术，作为一种先进的焊接工艺，自诞生以来便在多个领域展现出其独特的优势和应用潜力。
本文旨在全面综述激光焊接技术的研究现状，并探讨其未来的发展趋势。
我们将从激光焊接的基本原理出发，分析其在不同材料、不同工业领域的应用情况，总结当前激光焊接技术面临的挑战与问题，并预测其未来的发展方向。
我们还将关注激光焊接技术的创新点和发展热点，以期为读者提供一个全面、深入、前沿的激光焊接技术全景图。
通过本文的阅读，读者可以了解到激光焊接技术的最新进展，以及未来可能的技术突破和应用拓展，为相关研究和应用提供参考和借鉴。
二、激光焊接技术的研究现状激光焊接技术自诞生以来，便以其独特的优势在工业生产中占据了重要的地位。
作为一种高效、高精度、低热输入的焊接方法，激光焊接已广泛应用于汽车、电子、航空、冶金等多个领域。
目前，激光焊接技术的研究现状主要体现在以下几个方面。
激光焊接的工艺研究已经相当成熟。
研究人员通过不断优化激光功率、焊接速度、保护气体等参数，实现了对焊接过程的精确控制。
同时，针对不同材料的特性，研究人员还开发出了多种激光焊接方法，如脉冲激光焊、连续激光焊、激光填丝焊等，以满足不同行业的需求。
激光焊接设备的研究也在不断进步。
随着激光技术的快速发展，激光焊接设备的功率和稳定性得到了显著提升。
同时，设备的智能化、自动化水平也在不断提高，如机器人激光焊接系统的出现，大大提高了生产效率和质量稳定性。
激光焊接过程中的质量控制和检测技术也是当前研究的热点。
通过在线监测焊接过程中的温度、熔池形态等关键参数，可以实时调整焊接工艺参数，保证焊接质量。
同时，无损检测技术的应用也为激光焊接的质量控制提供了有力支持。
然而，尽管激光焊接技术在许多方面已经取得了显著的成果，但仍存在一些挑战和问题。
例如，对于某些高反射率或高导热性的材料，激光焊接的难度较大。
激光焊接的成本较高，也在一定程度上限制了其应用范围。
6061铝合金型材激光填丝焊工艺研究
b）熔合线组织
c）焊缝组织 图8 焊接接头显微组织
4 结束语
1）增大激光功率后，焊缝熔深随之增加，余高 减小，背部熔透较大，过大的激光功率将导致焊缝
塌陷。当焊接接头处在熔透的临界状态时，送丝速
度的增加将导致接头未焊透。激光入射角在铝合金
型材焊接过程中对焊缝质量有一定影响，入射角为
90°时接头质量较高。 2）试样断裂位置为焊接接头的热影响区，平均
e）送丝速度5.5m/min焊缝外观 f）送丝速度5.5m/min焊缝截面形貌 图3 不同送丝速度焊缝外观及截面形貌
（3）激光入射角对焊缝成形的影响 在铝合 金型材焊接过程中，激光入射角对焊缝质量有很大 影响，图4为不同激光入射角焊接，功率4kW，送 丝速度3.5m/min，焊接入射角分别为60°、90°、 120°，图5为不同入射角焊缝外观及截面形貌。从 图5a可以看出，当激光束入射角为60°时焊缝熔深 更大，更容易被焊透，原因是入射角为60°时激光 束对型材薄板侧作用更大，激光束可以直接将薄板 一侧焊透形成匙孔，且匙孔更为稳定。当光束入射 角为120°时，激光束更直接地作用于立筋厚板处，
焊接采用了TRUDISK8002激光器，激光通过 φ 200μ m的光纤进行传输，K U K A K R90工业机器
人作为机械传动系统及Fronius VR7000送丝机构， 焊缝采用对接不开坡口，焊前使用丙酮清理母材表 面油污、灰尘等，用气动钢丝刷打磨焊缝及其两侧 25mm区域内氧化膜至露出金属光泽，并用酒精对 待焊部位进行清理。焊接过程如图1b所示。
使用蔡司M2m光学显微镜对焊接接头不同位
热加工
23 2021年 第3期
焊接与切割
Welding & Cutting
激光焊接技术的研究现状及发展趋势探究
激光焊接技术的研究现状及发展趋势探究【摘要】激光焊接技术是一种高效、精密的焊接方法，被广泛应用于工业生产中。
本文首先介绍了激光焊接技术的基本原理，包括激光束的生成和聚焦等机理。
接着介绍了激光焊接技术的研究现状，包括其在材料连接、电子器件制造等领域的应用。
结合最新的研究成果，探讨了激光焊接技术在工业生产中的应用前景和发展趋势。
分析了激光焊接技术面临的挑战，如焊缝质量控制、成本降低等问题，并提出了未来的发展展望。
激光焊接技术的不断创新和改进，将进一步推动工业制造领域的发展，为提高产品质量和生产效率提供重要支持。
【关键词】激光焊接技术、研究现状、发展趋势、工业应用、未来挑战、基本原理、总结与展望1. 引言1.1 背景介绍传统的焊接方法存在着一定的局限性，如变形大、焊道狭窄、焊缝不均匀等问题。
而激光焊接技术通过高能密度的激光束，可以实现快速、高精度焊接，避免了传统焊接方法的缺点。
激光焊接技术被认为是未来焊接领域的发展方向。
本文将探讨激光焊接技术的基本原理、当前研究现状、工业生产中的应用情况，以及未来的发展趋势和挑战。
通过对激光焊接技术的深入研究，可以更好地了解这一技术的优势和局限性，为其未来的发展提供有力支持和指导。
2. 正文2.1 激光焊接技术的基本原理激光焊接技术的基本原理是利用高功率密度激光束对工件进行瞬时加热，使其局部熔化并在熔池中实现焊接。
激光光束经过透镜聚焦后在焊接区域形成一个极小的焦点，能量集中，可以快速提高工件表面温度，达到熔化和接合的目的。
激光焊接技术的基本过程包括预热、熔化、混合和冷却四个阶段。
预热阶段是指激光束在焊缝区域加热工件并提高表面温度；熔化阶段是指工件局部熔化形成熔池；混合阶段是指添加适量的填充材料，如焊丝，以填补焊缝；冷却阶段是指熔化部分冷却形成焊接接头。
激光焊接技术具有高能量密度、高效率、精密焊接等优点。
通过调节激光功率、加工速度和焊接参数，可以实现对不同材料的焊接操作，包括金属、塑料、陶瓷等材料。
铝合金双焦点激光填丝焊熔池特性研究
铝合金双焦点激光填丝焊熔池特性研究摘要：本文针对常规激光焊接对待焊工件的装配精度要求高、工艺窗口窄的问题，以5A06铝合金为研究对象，开展单、双焦点激光对熔池动态行为及焊丝熔化过程的影响规律研究。
研究结果表明，双焦点激光焊接通过调控双焦点间距可有效改善熔池流动行为、控制匙孔形态、提高焊接过程稳定性。
随着双焦点间距的增加，熔池宽度增加，匙孔逐渐被拉长；当间距高于1.8mm时，熔池内部将形成两个独立的匙孔。
此外，焊丝在双焦点的作用下可形成两个相对独立的液桥，溶滴过渡稳定且飞溅较少，焊缝成形规则饱满，可有效提高焊接工艺对装配的适用性。
关键词：双焦点；激光填丝焊；熔池表面动态行为；匙孔。
1.引言激光焊接技术具有焊接效率高、可靠性好、自动化程度高等特点，已在美国、日本等发达国家的汽车、航空航天等工业领域得到迅速发展，被认为21世纪最有发展潜力的焊接技术之一[1, 2]。
但由于单焦点激光光斑尺寸小、能量密度大，在实际应用过程中对工件的装配精度要求高，对间隙的适应性较差，且无法满足具有较大熔合面积等特殊接头形式的焊接需求。
针对以上问题，激光双焦点焊接模式被提出，其是通过调整分光镜将一束光分成两束，同时可以调控光束分布形式及能量比例。
研究结果表明[3-4]，双焦点激光焊接工艺窗口较宽，焊缝表面光滑，焊接过程稳定性高，有效抑制焊接过程中裂纹、气孔等焊接缺陷。
然而目前研究主要针对于双焦点自熔焊，适用于间隙尺寸大或厚板填充的填丝焊接研究相对较少，填丝焊无疑工艺更加复杂，除激光功率、焊接速度等工艺参数外，同时需要考虑送丝速度与焊接速度、激光功率的匹配性[5-7]。
本文采用双焦点激光填丝焊工艺开展研究，以铝合金为研究对象，主要考虑焦点间距和光丝位置等对填丝焊的焊缝成形以及焊接质量的影响。
文中利用高速摄像捕捉的手段对单、双焦点激光焊接过程中熔池动态行为及焊丝熔化过程进行了特征信息采集。
分析研究不同激光模式对于熔池稳定性的影响。
高殿宝核电用06Cr19Nil0奥氏体不锈钢激光填丝焊工艺研究
近年来，激光焊接作为一种新型焊接技术，已经在汽车、航空、航天、电子、造船等行业得到广泛的应用。
与传统熔焊方法相比，激光焊接具有焊缝深宽比高、热影响区窄、焊接变形小、生产效率高等特点。
本文结合某核电产品焊接制造需求，对核电用16mm 厚06Cr19Ni10奥氏体不锈钢进行激光填丝焊试验，获得了合适的激光填丝焊工艺参数，得到了力学性能良好、焊接质量满足要求的焊接接头。
一、试验材料及设备试验材料为06Cr19Ni10，规格为16×150×500mm，坡口为单U 型，填丝焊采用直径为φ0.9mm 的ER308L 实芯焊丝。
试验设备为激光复合焊接系统，配置有IPG 公司的YLS-10000W 激光器和设备冷却系统、KUKA KR60HA 机器人和Precitec 激光焊接头、奥地利Fronius 弧焊焊枪和TPS 5000弧焊系统，设备最大功率为10KW。
二、试验过程1.焊前准备：用干净的白布蘸取酒精或者丙酮去除试板表面的防锈油，并用擦拭工件待焊表面坡口。
2.装配：工件装配至平台上，并采用夹具固定，保证工件错边量≤1mm。
3.定位焊：采用功率为3KW 的激光束进行工件的定位焊。
4.打底焊：采用功率为8KW 的激光束进行工件的打底焊，焊接速度为1m/min。
5.填充焊：采用激光填丝焊进行后序坡口的焊接，前两层每层一道，第三层两道，每层工艺参数见表1，试板焊接过程见图1，焊接过程以及焊接完成后焊缝成型情况见图2。
表1激光填丝焊接工艺参数图1激光填丝焊接试验过程(a)焊接过程中焊缝成型(b)焊接完成后焊缝成型图2激光填丝焊焊缝成型三、试验结果与分析1.无损检验。
焊接接头按照JB/T4730-2005《承压设备无损检测》要求分别进行了PT 和RT 检验，检验结果均合格。
2.性能试验。
(1)室温拉伸。
对激光填丝焊试件进行焊接接头全厚度的室温拉伸试样，试样厚度为16mm，覆盖整个试件厚度，焊缝拉伸性能值见表2。
hb 铝合金激光填丝焊接工艺
hb 铝合金激光填丝焊接工艺以HB铝合金激光填丝焊接工艺为标题的文章导言：随着工业技术的不断发展，激光焊接技术在金属焊接领域中扮演着越来越重要的角色。
HB铝合金是一种常见的铝合金材料，具有轻质、高强度和耐腐蚀的特点，在航空航天、汽车制造和电子领域得到广泛应用。
本文将探讨HB铝合金激光填丝焊接工艺的特点、优势和应用。
一、HB铝合金激光填丝焊接工艺的特点HB铝合金激光填丝焊接工艺是指利用激光束对铝合金进行填充焊接的一种技术。
相比传统的铝合金焊接方法，HB铝合金激光填丝焊接具有以下特点：1. 高精度：激光焊接技术能够实现高精度的焊接，填充焊接的缝隙较小，焊缝质量更好。
2. 低热输入：激光焊接过程中，热影响区域较小，可以避免因过高的焊接温度导致材料变形或热裂纹的问题。
3. 高效率：激光焊接速度快，焊接效率高，能够提高生产效率和降低成本。
4. 自动化程度高：激光焊接设备可以与机器人等自动化设备配合使用，实现自动化生产，提高生产效率和一致性。
二、HB铝合金激光填丝焊接工艺的优势HB铝合金激光填丝焊接工艺相比传统的焊接方法具有以下优势：1. 填充性能好：激光焊接可以实现铝合金材料的高质量填充，焊接接头强度高，抗拉强度和疲劳寿命都有所提高。
2. 焊接速度快：相比传统的TIG焊接方法，激光焊接速度更快，能够大幅度提高生产效率。
3. 无需后续处理：激光焊接工艺的焊缝表面质量好，通常不需要进行后续的表面处理，减少了生产工艺和成本。
4. 可焊接性广泛：HB铝合金激光填丝焊接工艺不仅适用于HB系列铝合金，还适用于其他铝合金材料的焊接。
三、HB铝合金激光填丝焊接工艺的应用HB铝合金激光填丝焊接工艺在各个领域都有广泛的应用，特别是在航空航天、汽车制造和电子领域。
具体应用包括以下几个方面：1. 航空航天领域：HB铝合金激光填丝焊接工艺可以用于航空航天领域的飞机结构件的焊接，如机身、机翼等，能够提高零部件的质量和强度。
2. 汽车制造领域：HB铝合金激光填丝焊接工艺可以用于汽车制造中的车身焊接，如车身框架、车门等，能够提高车身的强度和安全性。
铝合金薄板激光填丝焊接技术
铝合金薄板激光填丝焊接技术激光填丝焊接铝合金不但可以保持激光焊固有的优点，如能量集中、变形小等，还可以降低对接焊时的间隙裕度，减少焊接缺陷，提高接头性能等，从而扩大铝合金薄板激光焊接在航空航天工业中的应用。
铝合金是航空航天工业中的主要结构材料，它不仅具有高比强度、高比模量、良好的断裂韧性、疲劳强度和较低的裂纹扩展速率，同时还具有优良的成形工艺性和良好的耐蚀性。
在民用飞机中，铝合金占结构材料重量百分比高达70% ~ 80%。
在新一代军用飞机中，由于复合材料和钛合金用量的增加，铝合金的用量有所减少，但高纯、高强、高韧的高性能铝合金用量却增加了。
苏-27飞机上铝合金约占全机结构重量的60%。
激光焊接具有能量集中、焊接变形小、焊缝质量优良、生产效率高等优点，此外激光的柔性更增加了焊接工艺的灵活性。
在飞机制造中，激光焊接可以实现飞机结构以焊代铆以及替代常规焊接方法提高焊缝质量。
因此对铝合金的激光焊接技术研究成为各国特别是航空航天制造工业界的焦点。
1激光焊接如果不填丝，将存在如下局限性：1.焊接接头的化学成份完全取决于母材，性能不能按要求进行调整;激光焊接铝合金时，低沸点元素容易蒸发造成接头性能下降。
2.激光焊接对接头间隙要求严格，自熔焊所允许的间隙量最大不超过板厚的10%。
在实际生产中，尤其对于航空航天工业，不可避免地会遇到对薄板的对接激光焊，当薄板厚度为1.2mm或者更薄时，对接焊的间隙要求很难满足。
如果对薄板采用曲面对接焊，这一间隙要求更难达到。
虽然通过机械加工可以使被焊工件的装配间隙符合要求，但这势必增加成本，更不利于激光焊接在工业生产中推广应用。
3.激光焊接铝合金时过程不稳定，焊缝成形不理想，且由于熔池中高反射率和低表面张力，将会导致焊缝缺陷，如焊塌、气孔和软化等。
同时，铝合金对气孔有最大的敏感性，而氢是铝及铝合金熔焊时产生气孔的主要原因。
氢之所以能使焊缝形成气孔，与其在铝及铝合金中溶解度的变化特性有关。
铝合金激光填丝和电弧复合焊接技术研究的开题报告
铝合金激光填丝和电弧复合焊接技术研究的开题报告一、研究背景随着现代工业的发展，铝合金材料已经被广泛应用于航空、汽车、电子等行业。
而铝合金材料在使用过程中常常需要进行焊接，然而传统的焊接方法存在着一些问题，如焊接过程中的热影响区较大、焊接接头强度不高等。
因此，发展新型的焊接技术已成为铝合金材料相关领域中的热点问题。
目前，铝合金材料的焊接方法主要包括TIG焊、MIG/MAG焊、电弧焊等。
但这些传统的焊接方法无法有效解决上述问题。
近年来，激光填丝和电弧复合焊接技术在铝合金材料的焊接中逐渐得到了广泛应用。
二、研究内容和目的本研究主要针对铝合金材料的激光填丝和电弧复合焊接技术进行探究和分析，研究焊接参数、焊接质量和焊接强度等相关问题，从而探讨这种新型的焊接技术在实际工程应用中的可行性和优越性。
具体的研究内容包括以下几个方面：1. 建立铝合金材料的激光填丝和电弧复合焊接实验体系。
2. 分析焊接参数对焊接质量和焊接强度的影响，并确定最优参数组合。
3. 对比传统焊接方法和激光填丝和电弧复合焊接技术在焊接质量和焊接强度等方面的优缺点。
4. 探讨激光填丝和电弧复合焊接技术在实际工程中的应用前景和发展方向。
三、研究方法本研究采用实验法和理论分析相结合的方法进行研究，具体步骤包括：1. 选择适宜的铝合金材料和焊接设备，建立激光填丝和电弧复合焊接实验体系。
2. 设计焊接试样，分别采用传统焊接方法和激光填丝和电弧复合焊接技术进行焊接，记录焊接参数和焊接过程中相关数据。
3. 对焊接试样进行断口分析和拉伸试验，评估焊接质量和焊接强度。
4. 分析数据，确定最优焊接参数组合，并与传统焊接方法进行对比分析。
5. 根据实验结果，探讨激光填丝和电弧复合焊接技术的应用前景和发展方向。
四、研究意义铝合金材料的焊接一直是一个热门的研究课题，随着科技的进步，新型的焊接技术不断涌现。
本研究旨在探讨铝合金材料的激光填丝和电弧复合焊接技术的优缺点及其在实际应用中的可行性，对推进焊接技术的发展和铝合金材料行业的繁荣发展具有重要的意义。
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２ ． ４ 气 体流 量
激光填 丝焊技术研 究
文／ 中车青 岛四方机车车辆股份有限公司 阚晓阳
摘
要：激光填丝焊技术是在激 光焊 的基础上发展 的一种新型焊接技术 ，可以实现金属材料 的可
靠连接 ，且具有诸 多优 点。本文介绍 了激光填 丝焊 的原理 ，综述了激 光功率 、送丝速度 、焊接速 度 、气体流量、光丝间距 、离焦量以及焊 缝间隙等工艺参数对焊缝质量 的影响 ，并展望 了激光填
端 ｆ ｒ 激 束的Ｊ Ｉ ＿ Ｆ力 ｉ ｉ 、 ｆ ，焊缝成形 良 合理 的选扦送丝速 － ｌ 『 以允分利Ｊ ｌ ｝ ｊ 激光
保护气体在激光填 丝焊接过程 ｌ ｌ 有两个作 用 ：１ ） 保护焊缝金属不受钉 Ｃ 体的影响，防 止液态金属 高湍下 氧化 ，保 焊缝 的质量 ； ２ ） 抑制焊接过 程 肜成的 温 属等离子体 ， 保证 Ｊ 焊接过程 巾的稳定悱 ． 保护 体的流量
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２ 焊 接 参 数 对激 光填 丝 焊 焊 接质 量 的
影 响
２ ． １ 激 光 功率
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域的焊接热输入 ． 激光功率及 它参数不 ．
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增』 Ｊ Ⅱ ｍ 增』 Ｊ Ｉ ］ ， １ 激） 匕 功 增 Ｊ Ｊ ｆ ｌ ｌ Ｊ・ 定Ｉ 嘲值 时 ，
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激） 匕 Ｊ Ｊ ＿ Ｊ 半低 Ｊ 特定 的Ｉ 瑚 【 Ｉ ｌ ｆ ， 缝热 裂纹 倾 ｌ Ｊ ｌ ］ 激） 匕 灿 披过 ｒ ｛ ， 的岗能 密度会
的研究现状进行了综述 。
ห้องสมุดไป่ตู้
激光作 用在坡 口内使母材金属熔化 ，熔池上方
１ 激光填丝焊 的原理
激光填丝焊技术的设备 由焊接机器人 、激 光发生器 、送气装置 以及送丝装置构成 ，激
产生的高温金属等离子体促进焊丝和母材侧壁 的熔 化。侧 吹适量 的惰性气体 可以在抑制过量 等离子体 的同时保证熔池在惰性气氛 中冷却 ，
发合 金 （ 如Ｍ ｇ ）的
保护气体 冲 熔池 ，导致熔池 下Ｉ ５ ｆ １ ，气体流量
过 大时 ，焊 缝 无法 成 彤
２ ． ５ 光 丝 间距
导敛 高 温 接 Ｉ Ｋ的
焦 发 ，从 Ｉ 人夫 降 低 缝 的姒 度 。 激） 匕 填 丝焊
光丝 问 距 是 指焊 丝 术端 距 激 比 焦 点 前 的 化 置偏 差 ， 如 １ ，片 Ｊ Ｄ 丧爪 。 光丝 距 是 影 响
填丝成分 ，可控制焊缝区域组织性能 。激光填
丝焊接过程中 ，只要选择合适的送 丝机构 以及 匹配 的焊丝 ，即可利用 中小功率的激光器实现
金属材料的焊接 ，焊后工件变形非常小 ，接头
应力可大幅度降低 ，具有很大的工程应用价值。
本文对激光功率 、送丝速度 、焊接速度 、气体
流量 、光丝间距 、离焦量 以及焊缝间隙等参数
岛 速 摄 像技 术对 激 琐 焊 的 研 究表 明 ，
渐离 Ｆ 焊缝侧壁 ，熔滴靠 近侧壁时顺侧壁过渡
到焊 缝 ，熔 滴 离 开 焊缝 侧 嶝 时 碍 材 对 激 光 能 的吸 收 ，导 致 焊缝 背部 成 形 雄 激 光填 丝 焊 过 程 中光 丝 问距 必须 ， 恪 控 制 作 一定 范 罔
焊缝 成形 良好 。激光填丝焊接过程 中，激光功
Ｊ 一２０ 现代焊接 ２ ０ １ ６ 年第１ ２ 期 总第１ ６ ８ 期
一
现 代 焊 接
。 。 、
丝增加 的同时 ，母材能Ｉ 反收的激 光能 降低 ， ｌ 从而导致熔宽的降低 、
２ ． ３ 焊 接速 度
激 光填 丝 焊 接 过 程 ｔ Ｉ Ｉ ’焊 接 述 Ｊ 』 ｛ ＝ 影 响 焊 接
从而对焊缝金属起到保护作用。图２ 是采用激光 填丝焊焊接的１ ６ ｍ ｍ ￣Ｓ Ｍ Ａ ４ ９ ０ Ｂ ｗ板材对接焊缝 ，
光发生器 、送气装置 以及送丝装置定位 于焊接 机器人上 ，焊接机器人负责完成沿坡 口轨迹 的 走行运动 。图１ 是激光填丝焊接过程的示意图 ，
作者简介 ：阚晓阳 （ １ ９ ８ ， ９ 一），男 ，硕士研究生 ，主要研究方向 ：焊接技术研究。
丝焊技术的应用前景。 关键词 ：激光填丝焊 ；工艺参数 ：焊缝质量 激光填丝焊作为激光焊接技术的一种 ，具
有热输入线能量小 、深宽 比大 以及焊接变形小 等优点 。与传统激光焊相 比，激光填丝焊对工 件加工装配间隙的敏感度低 ，同时可实现较小 功率激光焊接较厚较大零件“ ，此外 ，通过调节