激光焊接技術(shù)（課堂PPT）

1、1激光焊接的特點激光焊接原理激光焊接的應(yīng)用激光焊接的展望12342 激光加工技術(shù)是利用激光束與物質(zhì)相互作用的特性對材料（包括金屬與非金屬）進(jìn)行切割、焊接、表面處理等的一門技術(shù)。如果激光束按照一定的時間和能量值，投射到需處理的材料上，瞬間使材料表面獲得很高的能量，其組織結(jié)構(gòu)以及性能發(fā)生改變，從而實現(xiàn)加工的目的。激光加工技術(shù)主要包括激光焊接、激光表面處理、激光打孔、激光切割、激光快速成型、激光燒結(jié)合成功能陶瓷材料技術(shù)、激光制膜技術(shù)、激光微加工、激光制備納米材料技術(shù)、激光氣相沉積等。 激光加工技術(shù)具有高效、高精度、高質(zhì)量、使用范圍廣、節(jié)能環(huán)保等特點，并能實現(xiàn)柔性加工和超細(xì)微加工。在汽車制造、鋼鐵冶金

2、、微電子、航空、機(jī)械制造、紡織業(yè)、化工業(yè)、建筑和造船工業(yè)等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用，有些行業(yè)（如汽車和微電子行業(yè)）已達(dá)到了較高的水平。3 激光焊接可以采用連續(xù)或脈沖激光束加以實現(xiàn)，激光焊接的原理可分為熱熱傳導(dǎo)型焊接和激光深熔焊接傳導(dǎo)型焊接和激光深熔焊接。功率密度小于104-105 W/cm2為熱傳導(dǎo)焊，此時熔深淺、焊接速度慢；功率密度大于105-107 W/cm2時，金屬表面受熱作用下凹成“孔穴”，形成深熔焊，具有焊接速度快、深寬比大的特點。4 熱傳導(dǎo)型焊接熱傳導(dǎo)型焊接：激光束輻射加熱待加工工件表面，表面溫度升高，通過熱傳導(dǎo)使得表層一下一定深度受熱，在一定的激光工藝參數(shù)（如激光功率，脈沖寬度等）得

3、到特定的熔池，通過激光束的移動，達(dá)到焊接工件的目的。 激光深熔焊接激光深熔焊接：當(dāng)激光功率密度達(dá)到特定值，待加工工件表面材料汽化形成小孔，吸收了激光能量的小孔內(nèi)部溫度很高，使得其周圍金屬熔化?？妆谕庖后w流動和壁層表面張力與孔腔內(nèi)連續(xù)產(chǎn)生的蒸汽壓力相持并保持著動態(tài)平衡。小孔隨著激光束的移動而移動，液態(tài)金屬向反方向流動填充小孔移開后留下的空隙，并冷卻形成焊縫。5優(yōu)點：（1）激光焊接屬于非接觸性焊接過程，機(jī)具的損耗與變形可降至最低。（2）焊縫窄，熔深比大，焊接接頭熱影響區(qū)小，焊后工件變形小。（3）不需要在真空條件下進(jìn)行，焊接不受磁場影響。（比之于電子束焊）（4）激光束可以聚焦到很小的區(qū)域，適合進(jìn)行小

4、型件的焊接。（5）可焊材質(zhì)范圍大，能夠?qū)崿F(xiàn)難焊金屬的焊接，可用于異種金屬焊接。（6）柔性大，易于實現(xiàn)高速自動化焊接，等等。6缺點：（1）激光器及焊接系統(tǒng)各配件價格昂貴，初期投資成本高。（2）激光焊接的聚焦光斑較小，因此對工件接頭的裝配精度要求較高。（3）固體材料對激光的吸收率低，能量轉(zhuǎn)化率較低，不足10%。（4）焊接過程中可能產(chǎn)生等離子體，影響焊接質(zhì)量。開發(fā)了一些符合焊接工藝：激光填絲焊（增強(qiáng)焊接厚板的能力），激光-電弧復(fù)合焊接（提高能量轉(zhuǎn)化率）等激光-電弧復(fù)合焊示意圖激光填絲焊示意圖7 隨著工業(yè)激光器的發(fā)展和科研人員對焊接工藝的深入研究, 激光焊接技術(shù)已在許多領(lǐng)域得到應(yīng)用。但由于激光焊接設(shè)備

5、的成本及維修費用較高, 目前能夠廣泛使用激光焊接的, 多為大批量生產(chǎn)或大規(guī)模零件焊接的行業(yè), 例如汽車工汽車工業(yè)、造船業(yè)業(yè)、造船業(yè)等, 或者一些投資較大的特殊領(lǐng)域, 如航空航天業(yè)、核能工業(yè)等航空航天業(yè)、核能工業(yè)等。（a）在汽車工業(yè)中的應(yīng)用激光拼焊技術(shù)車身激光焊接汽車零部件焊接8據(jù)悉, 采用激光拼焊板技術(shù), 能夠?qū)⒃瓉?0多套成型模具減少到48套, 材料利用率由40%提高到65%, 并且加工效率高, 廢品率低。激光拼焊原理圖激光拼焊在車身中的應(yīng)用910激光焊接車用齒輪 激光焊接在汽車制造中的應(yīng)用始于變速器的齒輪焊接，由于采用了激光焊接，焊接后的齒輪幾乎沒有焊接變形，不需要焊后熱處理，而且焊接速度大大提高，因此很快得到了應(yīng)用。國外在汽車零部件生產(chǎn)中激光焊接已得到了非常廣泛的應(yīng)用，包括排氣管、消聲器、變速箱齒輪、離合器齒輪、汽車空調(diào)皮帶輪、減振器儲油缸筒體。11高質(zhì)量的激光單面焊使的大型平板工件的焊接加工無需翻身； 制造的平板光滑、平整、熱變形小，省略了整平修復(fù)工作，使后續(xù)的型材焊接更容易進(jìn)行；（b）在造船業(yè)中的應(yīng)用20X20m甲板構(gòu)件生產(chǎn)流程示意圖船廠的激光平板拼接焊12（c）在航空航天