激光焊接教材

1、LOGO激光焊接激光焊接 Company Logo激光的定義激光的定義激光是受激發(fā)射光（激光是受激發(fā)射光（Laser-Light amplification by stimulated emission of radia-tion)，是利用輻射激發(fā)光放大原理，是利用輻射激發(fā)光放大原理，使工件物質(zhì)受激而產(chǎn)生一種單色性高、方向性好使工件物質(zhì)受激而產(chǎn)生一種單色性高、方向性好及亮度大的光，經(jīng)透鏡或反射鏡高度聚焦后，供及亮度大的光，經(jīng)透鏡或反射鏡高度聚焦后，供給焊接、切割或材料表面處理等所需的高功率密給焊接、切割或材料表面處理等所需的高功率密度熱源。度熱源。Company Logo激光加工簡介激光加工簡

2、介激光加工的一般原理激光加工的一般原理 激光加工是一種重的高能束加工方法，它是利用激光激光加工是一種重的高能束加工方法，它是利用激光高強度、高亮度、方向性好、單色性好高強度、高亮度、方向性好、單色性好的特性，通過一系列的特性，通過一系列的光學(xué)系統(tǒng)聚焦成平行度很高的微細(xì)光束（直徑幾微米至幾的光學(xué)系統(tǒng)聚焦成平行度很高的微細(xì)光束（直徑幾微米至幾十微米），獲得極高的能量密度（十微米），獲得極高的能量密度（ ）照射）照射到材料上，使材料在極短的時間內(nèi)（千分之幾秒甚至更短）到材料上，使材料在極短的時間內(nèi)（千分之幾秒甚至更短）熔化甚至氣化，以達到加熱和去除材料的目的。熔化甚至氣化，以達到加熱和去除材料的目的

3、。2108w/cm1010Company Logo激光加工簡介激光加工簡介激光加工特點激光加工特點 適應(yīng)性強：適應(yīng)性強： 激光加工的功率密度高，幾乎能加工任何材料，激光加工的功率密度高，幾乎能加工任何材料， 如各種金屬、陶瓷、石英、金剛石、橡膠等。如各種金屬、陶瓷、石英、金剛石、橡膠等。 加工精度高：加工精度高：激光束可聚焦成微米級的光斑（理論上直徑可小激光束可聚焦成微米級的光斑（理論上直徑可小 于于1um），適合精密微細(xì)加工。），適合精密微細(xì)加工。 加工質(zhì)量好：加工質(zhì)量好：激光加工能量密度高，熱作用時間很短，整個加激光加工能量密度高，熱作用時間很短，整個加 工區(qū)幾乎不受熱的影響，工件熱變形極

4、小，故可工區(qū)幾乎不受熱的影響，工件熱變形極小，故可 加工對熱沖擊敏感的材料。加工對熱沖擊敏感的材料。 加工速度快：加工速度快： 激光加工只需激光加工只需0.01s，切割比常規(guī)方法提高效率率，切割比常規(guī)方法提高效率率 效率高效率高 820倍，激光焊接可提高效率倍，激光焊接可提高效率30倍，微調(diào)薄膜電倍，微調(diào)薄膜電 阻可提高阻可提高1000倍，提高精度倍，提高精度12個數(shù)量級。個數(shù)量級。Company Logo激光加工簡介激光加工簡介激光加工特點激光加工特點 容易實現(xiàn)自動：容易實現(xiàn)自動：激光束傳輸方便，易于控制，便于與機器人激光束傳輸方便，易于控制，便于與機器人 、自動檢測、計算機數(shù)字控制等先進技

5、術(shù)相、自動檢測、計算機數(shù)字控制等先進技術(shù)相 結(jié)合。結(jié)合。 通用性強：通用性強： 用一臺激光器給變不同的導(dǎo)光系統(tǒng)，可以處用一臺激光器給變不同的導(dǎo)光系統(tǒng)，可以處 理各種形狀和尺寸的工件。也可以選擇適當(dāng)理各種形狀和尺寸的工件。也可以選擇適當(dāng) 的加工條件，用同一臺裝置進行切割、打孔的加工條件，用同一臺裝置進行切割、打孔 、焊接和表面處理等多種加工。、焊接和表面處理等多種加工。 節(jié)能節(jié)材：節(jié)能節(jié)材： 激光束的能量利用率為常規(guī)加工工藝的激光束的能量利用率為常規(guī)加工工藝的 101000倍，激光切割可以節(jié)省材料倍，激光切割可以節(jié)省材料 15%30%。 Company Logo激光焊接機激光焊接機Company

6、 Logo激光焊接機原理激光焊接機原理 激光焊接是將高強度的激光束輻射至金屬面，通過激激光焊接是將高強度的激光束輻射至金屬面，通過激光與金屬的相互作用，金屬吸收激光轉(zhuǎn)化為熱能使金屬熔光與金屬的相互作用，金屬吸收激光轉(zhuǎn)化為熱能使金屬熔化后冷卻結(jié)晶形成焊接?；罄鋮s結(jié)晶形成焊接。 Company Logo激光焊接機原理激光焊接機原理1、熱傳導(dǎo)焊接：當(dāng)激光、熱傳導(dǎo)焊接：當(dāng)激光照射在材料表面時，一部照射在材料表面時，一部分激光被反射，一部分被分激光被反射，一部分被材料吸收，將光能轉(zhuǎn)化為材料吸收，將光能轉(zhuǎn)化為熱能而加熱熔化，材料表熱能而加熱熔化，材料表面層的熱以熱傳導(dǎo)的方式面層的熱以熱傳導(dǎo)的方式繼續(xù)向材

7、料深處傳繼續(xù)向材料深處傳遞，最遞，最后將兩焊件熔接在一起。后將兩焊件熔接在一起。激光焊接的機理有兩種：激光焊接的機理有兩種：Company Logo激光焊接接頭激光焊接接頭Company Logo激光焦點示意圖激光焦點示意圖Company Logo激光焊接工藝參數(shù)激光焊接工藝參數(shù)激光焊接的激光焊接的主要參數(shù)主要參數(shù)離焦量離焦量焊接速度焊接速度激光模式激光模式坡口間隙坡口間隙保護氣體保護氣體脈沖參數(shù)脈沖參數(shù)激光功率激光功率Company Logo激光焊接的工藝參數(shù)激光焊接的工藝參數(shù)Add Your Title(1)功率密度：功率密度是激光加工中最關(guān)鍵的參數(shù)之一。采用較高功率密度：功率密度是激光加

8、工中最關(guān)鍵的參數(shù)之一。采用較高 的功率密度，在微秒時間范圍內(nèi)，表層即可加熱至的功率密度，在微秒時間范圍內(nèi)，表層即可加熱至 沸點，產(chǎn)生大量汽化。因此，高功率密度對于材料沸點，產(chǎn)生大量汽化。因此，高功率密度對于材料 去除加工，如打孔、切割、雕刻有利。對于較低功去除加工，如打孔、切割、雕刻有利。對于較低功 率密度，表層溫度達到沸點需要經(jīng)歷數(shù)毫秒，在表率密度，表層溫度達到沸點需要經(jīng)歷數(shù)毫秒，在表 層汽化前，底層達到熔點，易形成良好的熔融焊接。層汽化前，底層達到熔點，易形成良好的熔融焊接。 因此，在傳導(dǎo)型激光焊接中，功率密度在范圍在因此，在傳導(dǎo)型激光焊接中，功率密度在范圍在 264/w1010cmCom

9、pany Logo激光焊接工藝參數(shù)激光焊接工藝參數(shù)(2)激光脈沖波形：激光脈沖波形在激光焊接中是一個重要問題，激光脈沖波形：激光脈沖波形在激光焊接中是一個重要問題， 尤其對于薄片焊接更為重要。當(dāng)高強度激光束尤其對于薄片焊接更為重要。當(dāng)高強度激光束 射至材料表面，金屬表面將會有射至材料表面，金屬表面將會有6098%的激光的激光 能量反射而損失掉，且反射率隨表面溫度變化。能量反射而損失掉，且反射率隨表面溫度變化。 在一個激光脈沖作用期間內(nèi)，金屬反射率的變在一個激光脈沖作用期間內(nèi)，金屬反射率的變 化很大?；艽?。(3)激光脈沖寬度：脈寬是脈沖激光焊接的重要參數(shù)之一，它既是區(qū)激光脈沖寬度：脈寬是脈沖激

10、光焊接的重要參數(shù)之一，它既是區(qū) 別于材料去除和材料熔化的重要參數(shù)，也是決別于材料去除和材料熔化的重要參數(shù)，也是決 定加工設(shè)備造價及體積的關(guān)鍵參數(shù)。定加工設(shè)備造價及體積的關(guān)鍵參數(shù)。Company Logo激光焊接工藝參數(shù)激光焊接工藝參數(shù)(4) 離焦量：對焊接質(zhì)量的影響。離焦量：對焊接質(zhì)量的影響。 激光焊接通常需要一定的離焦激光焊接通常需要一定的離焦 量，因為激光焦點處光斑中心的功率密度過高，容易量，因為激光焦點處光斑中心的功率密度過高，容易 蒸發(fā)成孔。離開激光焦點的各平面上，功率密度分布蒸發(fā)成孔。離開激光焦點的各平面上，功率密度分布 相對均勻。相對均勻。離焦方式有兩種：正離焦與負(fù)離焦。離焦方式有

11、兩種：正離焦與負(fù)離焦。焦平面位于工件上方為正離焦，反之為負(fù)離焦。焦平面位于工件上方為正離焦，反之為負(fù)離焦。 按幾何光學(xué)理論，當(dāng)正負(fù)離焦平面與焊接平面距離相等時，所按幾何光學(xué)理論，當(dāng)正負(fù)離焦平面與焊接平面距離相等時，所對應(yīng)平面上功率密度近似相同，但實際上所獲得的熔池形狀不同。對應(yīng)平面上功率密度近似相同，但實際上所獲得的熔池形狀不同。負(fù)離焦時，可獲得更大的熔深，這與熔池的形成過程有關(guān)。實驗表負(fù)離焦時，可獲得更大的熔深，這與熔池的形成過程有關(guān)。實驗表明，當(dāng)要求熔深較大時，采用負(fù)離焦；焊接薄材料時，宜用正離焦。明，當(dāng)要求熔深較大時，采用負(fù)離焦；焊接薄材料時，宜用正離焦。 Company Logo激光焊

12、接工藝參數(shù)激光焊接工藝參數(shù) Company Logo激光焊接工藝參數(shù)激光焊接工藝參數(shù)Your Text(4)保護氣體：激光焊接過程常使用惰性氣體來保護熔池保護氣體：激光焊接過程常使用惰性氣體來保護熔池 。大多數(shù)。大多數(shù) 應(yīng)用場合則常使用氦、氬、氮等氣體作保護，使工應(yīng)用場合則常使用氦、氬、氮等氣體作保護，使工 件在焊接過程中免受氧化。件在焊接過程中免受氧化。 (5)透鏡焦距：焊接時通常采用聚焦方式會聚激光，一般選用透鏡焦距：焊接時通常采用聚焦方式會聚激光，一般選用 63254mm(2.510)焦距的透鏡。焦距的透鏡。 (6)焦點位置：焊接時，為了保持足夠功率密度，焦點位置至關(guān)重焦點位置：焊接時，

13、為了保持足夠功率密度，焦點位置至關(guān)重 要。焦點與工件表面相對位置的變化直接影響焊縫要。焦點與工件表面相對位置的變化直接影響焊縫 寬度與深度。寬度與深度。 Company Logo激光焊接工藝參數(shù)激光焊接工藝參數(shù)Your Text(8)激光束位置：對不同的材料進行激光焊接時，激光束位置控制激光束位置：對不同的材料進行激光焊接時，激光束位置控制 著焊縫的最終質(zhì)量，特別是對接接頭的情況比搭著焊縫的最終質(zhì)量，特別是對接接頭的情況比搭 接結(jié)頭的情況對此更為敏感。接結(jié)頭的情況對此更為敏感。9)焊接起始、終止點的激光功率漸升、漸降控制。激光深熔焊接時，焊接起始、終止點的激光功率漸升、漸降控制。激光深熔焊接時

14、，不管焊縫深淺，小孔現(xiàn)象始終存在。當(dāng)焊接過程終止、關(guān)閉功率開不管焊縫深淺，小孔現(xiàn)象始終存在。當(dāng)焊接過程終止、關(guān)閉功率開關(guān)時，焊縫尾端將出現(xiàn)凹坑。另外，當(dāng)激光焊層覆蓋原先焊縫時，關(guān)時，焊縫尾端將出現(xiàn)凹坑。另外，當(dāng)激光焊層覆蓋原先焊縫時，會出現(xiàn)對激光束過度吸收，導(dǎo)致焊件過熱或產(chǎn)生氣孔。會出現(xiàn)對激光束過度吸收，導(dǎo)致焊件過熱或產(chǎn)生氣孔。Company Logo激光焊接發(fā)展及應(yīng)用舉例激光焊接發(fā)展及應(yīng)用舉例激光激光點焊點焊激光熱傳激光熱傳 導(dǎo)焊接導(dǎo)焊接激光深熔激光深熔 焊接焊接激光激光釬焊釬焊激光激光-電弧電弧復(fù)合焊接復(fù)合焊接激光焊接技術(shù)激光焊接技術(shù)脈沖激光脈沖激光 焊接焊接激光填激光填絲焊接絲焊接Company Logo激光焊接發(fā)展及應(yīng)用舉例激光焊接發(fā)展及應(yīng)用舉例汽車傳動零部件激光焊接汽車傳動零部件激光焊接Company Logo激光焊接發(fā)展及應(yīng)用舉