激光焊接
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。
激光焊接解决方案
激光焊接解决方案激光焊接是一种高精度的焊接技术，通过利用激光束对工件进行加热，使工件表面融化并形成焊缝，从而实现材料的连接。
激光焊接具有焊缝窄、热影响区小、焊接速度快等优点，在工业生产中得到广泛应用。
本文将详细介绍激光焊接解决方案的技术原理、应用领域、设备要求以及优缺点等方面的内容。
一、技术原理激光焊接技术基于激光的热效应，利用聚焦后的激光束对工件进行加热。
激光束在焊接区域产生高能量密度，使工件表面迅速融化，并在激光束住手作用后迅速凝固，形成焊缝。
激光焊接可分为传导性焊接和深熔焊接两种方式。
1. 传导性焊接：激光束能量主要用于加热工件表面，通过传导传递热量，使材料熔化并形成焊缝。
这种焊接方式适合于薄板材料和小型零件的连接。
2. 深熔焊接：激光束能量直接作用于工件，使工件表面迅速融化并形成深度焊缝。
这种焊接方式适合于较厚的材料和大型零件的连接。
二、应用领域激光焊接技术在许多领域有着广泛的应用，包括汽车创造、航空航天、电子设备、医疗器械等。
以下是几个典型的应用案例：1. 汽车创造：激光焊接可用于汽车车身焊接、发动机组件焊接以及零部件的连接。
它能够提供高强度、高质量的焊接，提高汽车的安全性和耐久性。
2. 航空航天：激光焊接在航空航天领域中广泛应用于飞机结构件的连接，如翼尖、舵面和机身焊接。
它能够提供轻量化的连接方式，并且具有高强度和高可靠性。
3. 电子设备：激光焊接可用于电子设备的封装和连接，如电池焊接、电路板焊接和器件封装。
它能够实现弱小焊点的连接，提高电子设备的性能和可靠性。
4. 医疗器械：激光焊接在医疗器械创造中起着重要作用，如激光焊接可用于人工关节的创造、牙科种植体的连接等。
它能够实现精细焊接，减少手术创伤并提高患者的治疗效果。
三、设备要求实施激光焊接解决方案需要一定的设备和技术支持。
以下是一些常见的设备要求：1. 激光焊接机：激光焊接机是实施激光焊接的核心设备，它包括激光源、光束传输系统、焊接头和控制系统等组成部份。
激光焊原理、特点、应用范围及分类
激光焊原理、特点、应用范围及分类一、原理激光是利用原子受辐射的原理，使工作物质受激而产生的一种单色性高、方向性强、亮度高的光束，经聚焦后把光束聚焦到焦点上可获得极高的能量密度，利用它与被焊工件相互作用，使金属发生蒸发、熔化、结晶、凝固而形成焊缝。
二、特点①由于激光束的频谱宽度窄，经汇聚后的光斑直径可小到0.01mm，功率密度可达109W/cm2，它和电子束焊同属于高能焊。
可焊0.1～50mm厚的工件。
②脉冲激光焊加热过程短、焊点小、热影响区小。
③与电子束焊相比，激光焊不需要真空，也不存在X射线防护问题。
④能对难以接近的部位进行焊接，能透过玻璃或其他透明物体进行焊接。
⑤激光不受电磁场的影响。
⑥激光的电光转换效率低（约为0.1％～0.3％）。
工件的加工和组装精度要求高，夹具要求精密，因此焊接成本高。
三、应用范围①用脉冲激光焊能够焊接铜、铁、锆、钽、铝、钛、铌等金属及其合金。
用连续激光焊，除铜、铝合金难焊外，其他金属与合金都能焊接。
②用脉冲激光焊可把金属丝或薄板焊接在一起。
③主要应用于电子工业领域，如微电器件外壳及精密传感器外壳的封焊、精密热电偶的焊接、波导元件的定位焊接。
④也可用来焊接石英、玻璃、陶瓷、塑料等非金属材料。
四、激光焊分类按激光器输出能量方式的不同，激光焊分为脉冲激光焊和连续激光焊（包括高频脉冲连续激光焊）；按激光聚焦后光斑上功率密度的不同，激光焊可分为传热焊和深熔焊。
1. 传热焊采用的激光光斑功率密度小于105W/cm2时，激光将金属表面加热到熔点与沸点之间，焊接时，金属材料表面将所吸收的激光能转变为热能，使金属表面温度升高而熔化，然后通过热传导方式把热能传向金属内部，使熔化区逐渐扩大，凝固后形成焊点或焊缝，其熔深轮廓近似为半球形。
这种焊接机理称为传热焊，它类似于TIG电弧焊过程，如图1(a)所示。
传热焊的主要特点是激光光斑的功率密度小，很大一部分光被金属表面所反射，光的吸收率低，焊接熔深浅，焊接速度慢主要用于薄（厚度＜1mm）、小零件的焊接加工。
激光焊接工艺
激光焊接工艺
什么是激光焊接？
激光焊接是利用高能量密度的激光束将工件焊接在一起的方法。
它通常被用于焊接金属材料，比如不锈钢、铝和铜等。
相比于传统
的焊接方法，激光焊接具有更快的速度和更高的精度。
激光焊接的优势
1. 高速度：激光焊接可以通过高速移动的激光束来快速焊接工件。
2. 高精度：激光焊接能够焊接非常小的部件，并在焊接中保持
高精度。
3. 不留痕迹：激光焊接不需要任何填充材料，因此在焊接后留
下的痕迹很小，不需要额外的修复。
4. 无需接触：激光焊接不需要接触工件，因此与其他焊接方法相比，它非常适合用于对工件进行处理和修复。
激光焊接的应用
1. 汽车工业：激光焊接被广泛应用于汽车零部件的制造中。
2. 电子工业：激光焊接能够焊接非常小的部件，因此在电子工业中有非常广泛的应用。
3. 航空航天工业：激光焊接在制造航空航天部件中应用广泛。
总之，激光焊接作为一种先进的工艺，具有很多优势，并且在许多领域有广泛的应用。
随着技术的进步，激光焊接将会变得更加精密和高效。
激光焊概述
2.激光焊的缺点： 1）激光焊难以焊接反射率较高的金属。 2）对焊件加工、组装、定位要求相对较高。 3）设备一次性投资大。
激光焊接的有力竞争对象是电子束焊接。与电子束焊相比，激 光焊不需真空室，工件尺寸和形状等可以不受限制并易于实现加 工自动化，不产生X射线，观察及对中方便。但电子束焊接比激光 焊接能够获得更大的熔深，显然电子束焊对于厚板焊接更为有利。 近年来，现代激光焊接技术开始向厚大板、高适应性、高效率和 低成本的方向发展。随着新材料、新结构的出现，激光焊接技术 将逐步取代一些传统的焊接工艺，在工业生产中占据重要地位。
级的材料焊接在一起，制成各种形状的零件，大大提高汽车
设计的灵
奥迪A8的激光焊接
第二节 激光焊设备与焊接工艺
一、激光焊设备
激光器 光束传输 聚焦系统 焊枪 工作台 电源控制装置 气源 水源 操作盘 数控装置
（一）激光器
激光器是产生受激辐射光并将其放大的装置，是激 光焊接设备的核心部分。
根据激光器中工作物质的形态不同：
一、激光焊原理及特点 （一）激光焊的原理
激光---指激光活性物质或称工作物质受到激励，产 生辐射，通过光放大而产生一种单色性好、方向性强、 光亮度高的光束。
激光经透射或反射镜聚焦后可获得直径小于 0.01mm 、
功率密度高达106～1012w／cm2的能束，可用作焊接、切
割及材料表面处理的热源。 激光焊实质上是激光与非透明物质相互作用的过程，这
反射镜用于改变光束的方向，球 面反射镜或透镜用来聚焦。在固 体激光器中，常用光学玻璃制造 反射镜和透镜。而对于 CO2激光 焊设备，由于激光波长较长，常 用钢或反射率高的金属制造反射 镜，用GaAs（砷化镓）或 ZnSe(硒化锌)制造透镜。透射式 聚焦用于中、小功率的激光加工 设备，而反射式聚焦用于大功率 激光加工设备。
激光焊接技术
激光焊接技术激光焊接技术是一种新型的高精度、高效率的焊接技术，可以在材料表面形成高能量密度焊缝，并将材料熔化焊接在一起。
激光焊接技术的特点是焊接速度快、效率高，焊缝形状优美，自动化程度高，质量可靠，广泛应用于航空、航天、军工、汽车、电子等领域。
一、激光焊接技术原理激光焊接技术是利用激光器将高能量密度的激光束集中在焊缝上，使材料熔化、熔池形成、冷却凝固而实现焊接的一种先进的现代化焊接方法。
激光束是由半导体激光器或固体激光器通过电子控制系统控制光束形状和作用时间发射出来的。
激光焊接的过程主要包括：激光束的聚焦、能量传递、熔化和混合、物质传递、凝固、焊缝形成。
二、激光焊接技术的发展激光焊接技术的发展主要经历了三个阶段：第一阶段：激光器材料的发展阶段，20世纪60年代，激光器材料逐渐成熟，发展起了高质量的氦氖和二氧化碳激光器。
第二阶段：焊接技术发展阶段，20世纪70年代，随着激光器的发展和材料科学的进步，激光焊接技术出现并得到了发展。
激光焊接技术的应用范围不断扩展，新型激光器的发展也为激光焊接技术的发展提供了更加先进的技术支持。
第三阶段：新技术的发展阶段， 20世纪80年代，多光子激光焊接技术、激光力学碎片技术、光纤激光传输技术等激光技术新技术的产生，为激光焊接技术的提升和发展提供了新的方向和思路。
三、激光焊接技术的应用激光焊接技术广泛应用于各种材料的焊接中，如金属材料、塑料材料、陶瓷材料等。
特别是对于高难度、高要求的应用领域，如修复设备、航空、航天、军工、汽车、电子、仪器、5G通信等领域的应用，激光焊接技术具有独特的优势。
四、激光焊接技术的优点1、激光焊接技术的焊缝成型放心，无需表面处理，可以达到密封、抗剪强度高等特点。
2、激光焊接技术的深度可以向内渗透，从而保证长时间有效的连接，无需二次处理。
3、激光焊接技术的低热影响区，焊接过程中的热量非常集中，对焊接件的影响很小，可以减轻变形。
4、激光焊接技术的可靠性高，通过电脑控制，可以达到一定的自动化程度。
激光焊接技术课件
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”
详解激光焊接技术
详解激光焊接技术一、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)的英语缩写。
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。
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、滋光的主要特长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（彼长、频率）b、方向性―橄光传播时基本不向外扩散。
c、相千性－－徽光的位相（波峰和波谷）很有规律，相干性好。
d、高输出功率一用透镜聚焦激光后，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。
1、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。
特种焊接技术激光焊
A
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➢搭接是薄板连接时常用的接头形式。焊接时装配间隙应 小于板材厚度的25%。
A
32
2．连续激光焊的工艺参数 （1） 激光功率（P）：激光器的输出功率 与熔深成正比例关系
（2） 焊接速度（v）：影响热输入和熔深
A
33
（3）光斑直径 在入射功率一定的情况下，光斑尺寸决定了功率密度
的大小。
（4）离焦量（F）
光吸收率，可对金属表面进行喷砂处理；或应用机
械或化学方法对金属表面进行涂层，都可有效增大
金属对激光的吸收率。
A
4
由于工作物质是固体，因此输出 功率低，且光束质量差
固体：YAG， λ＝1.06, 脉冲
发生器工作性质 气体：CO2， λ＝10.6, 连续
液体和半导体激来自光 焊作用方式和能量 脉冲：圆形焊点，微型、精密电子元件
F>0
传热焊，薄件
F<0
深熔焊，厚件
（5）保护气体 （He、He＋Ar、Ar），影响熔深
防止氧化
抑制等离子云的形成
A
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激光安全与防护
激光的危害 激光的安全防护
A
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激光的危害
焊接和切割中所用激光器输出功率或能量非 常高，激光设备中又有数千伏至数万伏的高 压激励电源，能对人体造成伤害。
激光安全防护的重点对象是眼睛和皮肤。此 外，也应注意防止火灾和电击等，否则将导 致人身伤亡或其他一些危害极大的事故。
➢ 当光束能量所产生的金属蒸气的反冲压力与液态金 属的表面张力和重力平衡后，小孔不再继续加深。
A
9
传热焊 深熔焊
1-等离子云 2-熔化材料 3小孔 4-熔深
激光焊不同功率密度时的加热状态 a）传热熔化焊b）深熔焊c）穿透焊
激光焊接方法
激光焊接方法激光焊接是一种焊接方法，它利用一种有限多个射束形成的激光来加热金属材料，通过其凝聚力实现焊接。
激光焊接比传统焊接方法具有许多优点，如更高的焊接速度、对被焊物的均匀性和无缺陷性以及更高的精度等等。
激光焊接的原理激光焊接原理是将一个或多个激光束聚焦到被焊物，产生的高温使被焊物的表面封闭，形成一个连接。
这是通过瞬时的高温加热被焊物，使其表面汽化，并形成一个封闭的表面，然后两个表面之间形成一个连接，从而实现焊接。
激光焊接有能够持续加热及脉冲激光加热两种方法，其中脉冲激光加热在一般条件下更常用。
激光焊接技术特点激光焊接避免了传统方法需要使用焊接材料的过程，激光焊接无需焊接材料，因此该工艺可以节省材料成本和时间成本，焊缝的有效封闭性也比传统焊接方法更好，在一定程度上减少了耗能。
激光焊接还具有操作简单、适用范围广泛等特点，能够实现对各种金属材料、非金属材料和半导体材料的加工。
激光焊接前、中、后处理激光焊接前处理：金属表面清洁有助于提高连接的结合力度。
焊接前要求金属表面清洁，在准备焊接工件的表面上没有油污、污垢、氧化物层。
激光焊接中处理：激光焊接中处理的最重要的是聚焦激光，聚焦激光的质量则是决定焊接结合力的主要因素。
激光焊接的焊接深度大小与焦点的位置有关，在激光焊接中，焊接深度大小对焊接质量有着非常重要的影响。
激光焊接后处理：焊接后需要进行焊接表面整理，磨削等操作。
焊接后处理的主要目的是除去焊接接头的杂质，减少和抚平焊缝表面，并使焊接接头的结构特性达到设计要求。
激光焊接质量检测激光焊接质量检测的目的是检测激光焊接过程中构成缺陷的原因，及时发现和消除焊接缺陷，确保焊接接头的质量。
常用的焊接质量检测方法包括磁粉检测法、显微镜检测法和微观失效分析等。
激光焊接应用激光焊接应用于电子、电子设备、机电一体化产品的制造，具有精度高、焊接速度快等优点，这些产品都需要较高要求的焊接精度，而激光焊接能够满足这一要求。
此外，激光焊接还可用于航空航天、高速公路、高级医疗等领域，能够提高生产效率，提升产品质量。
激光焊
焊缝质量之间的关系，和利用这些特征信号对激光焊接过程及质量进行监控，具有十分重要的理论意义和实用价值。由于经聚焦后的激光束光
斑小（0.1～0.3mm），功率密度高，比电弧焊高几个数量级，因而激光焊接具有传统焊接方法无法比拟的显著优点：加热范围小，焊缝和热影
移动时，小孔前方熔化的金属绕过小孔流向后方，凝固后形成焊缝。这种焊接模式熔深大，深宽比也大。在机械制造领域，除了那些微薄零件
之外，一般应选用深熔焊。深熔焊过程产生的金属蒸气和保护气体，在激光作用下发生电离，从而在小孔内部和上方形成等离子体。等离子体
对激光有吸收、折射和散射作用，因此一般来说熔池上方的等离子体会削弱到达工件的激光能量。并影响光束的聚焦效果、对焊接不利。通常
2）焊接时，送丝较实心焊丝困难
3）焊丝外表容易锈蚀，粉剂易吸潮，因此对药芯焊丝保存一管理的要求更为严格
焊剂成份所扮演的功能：
1）除氧剂与除氮剂
由于氮与氧可使焊道金属造成气孔或脆化，焊剂中必须添加锰与硅等除氧剂，至于自保护药芯焊丝，焊剂中另需添加AL为除氮剂。以上添加
除氧剂及除氮剂目的均在于净化熔填金属。
碳钢焊条的型号由字母E加四位数字组成。字母E表示焊条。前2位数字表示熔敷金属最低抗拉强度；第三位数字表示使用的焊接位置：0和1表示
适用于各种焊接，2表示适用于平焊；第三位和第四位数字组合起来，表是焊接电流的种类及药皮类型。如E4303
纤维素焊条属于立向下焊条的一种，就是立焊时的焊接方向是从上向下焊的。能进行立向下焊接的焊接材料有：纤维素焊条、低氢立向下焊条、
紧紧的滚压在管形焊丝内。卷成管形的焊丝再经过一连串抽拉动作成为最后需要的丝径，此抽拉的动作也可以使填充的焊剂均匀的固定在焊丝
激光焊接技术
激光焊接技术激光焊接技术是一种高效、精确、高质量的焊接方法，采用激光束作为能源源，通过局部加热材料来实现焊接过程。
激光焊接技术具有许多优点，如焊接速度快、热影响区小、焊缝质量高等。
随着科技的不断发展，激光焊接技术在许多领域得到广泛应用，如汽车制造、航空航天、电子设备等。
激光焊接技术的基本原理是利用激光器产生的激光束照射到焊接材料上，通过光能的吸收转化为热能，使焊接材料局部加热到熔点甚至超过熔点，形成焊接池，然后利用焊接池的表面张力和粘度使其与相邻材料融合在一起。
由于激光束高度集中的特点，激光焊接可在短时间内完成焊接，并且焊缝质量高，热影响区小，不易产生变形和氧化。
激光焊接技术主要包括传统激光焊接和激光深熔焊接两种。
传统激光焊接是激光束照射到焊接材料上，通过高温熔融材料实现焊接，适用于焊接薄板材料和各种金属材料。
激光深熔焊接是利用激光束高能量密度瞬间加热焊接材料，使其迅速熔化并形成深焊缝，适用于焊接厚板材料和高硬度材料。
激光焊接技术具有许多优点。
首先，焊接速度快。
激光焊接的焊接速度可达每秒几米至十几米，远远高于传统焊接方法。
其次，焊接热影响区小。
激光焊接的热影响区仅为毫米级别，减少了材料的变形和氧化。
再次，焊缝质量高。
激光焊接的焊缝质量好，焊缝强度高，焊缝形态美观，不易产生缺陷。
此外，激光焊接还可以实现自动化控制，提高生产效率。
激光焊接技术在许多领域得到广泛应用。
在汽车制造领域，激光焊接可用于车身焊接、零部件连接等工艺，提高汽车的结构强度和安全性。
在航空航天领域，激光焊接可用于飞机结构件的连接和修复，提高飞机的可靠性和性能。
在电子设备制造领域，激光焊接可用于微电子器件的封装和连接，提高产品的可靠性和稳定性。
然而，激光焊接技术也存在一些局限性。
首先，设备成本高。
激光器等设备的价格较高，增加了生产成本。
其次，对焊接材料要求高。
激光焊接对焊接材料的光学、热学性能有一定要求，不适合焊接一些特殊材料。
再次，操作技术要求高。
激光焊接方式
激光焊接方式
激光焊接是一种热焊接方式，利用激光束产生的高能量密度进行焊接。
根据激光的产生和使用方式，激光焊接可以分为几种不同的方式。
1. 传统激光焊接：传统激光焊接使用的是传统的CO2激光器
或Nd:YAG激光器。
激光束通过光学系统进行聚焦，将高能
量密度聚焦到焊接接头上，使接头处的材料瞬间融化并形成焊缝。
2. 深紫外激光焊接：利用深紫外激光器（波长在200-350纳米）产生的激光束进行焊接。
深紫外激光焊接的特点是焊接速度快、热影响区小，适用于对材料热敏感的应用。
3. 光纤激光焊接：光纤激光器产生的激光束通过光纤传输到焊接头部，进行聚焦后进行焊接。
光纤激光焊接具有较高的光束质量和能量稳定性，并且可以远距离传输激光束，适用于需要较长焊接距离的应用。
4. 激光钎焊：激光钎焊利用激光束将钎焊材料加热到钎料熔点以上，但基材未融化的状态下进行钎焊。
激光钎焊具有高效、高质量的优点，适用于对基材要求高的应用。
5. 激光脉冲焊接：激光脉冲焊接通过调节激光束的脉冲参数（如脉冲宽度、重复频率等），控制焊接时的热输入，实现对焊接区域瞬间加热和快速冷却，适用于焊接薄板和高反射率材料。
总之，激光焊接方式多样，可以根据不同应用需求选择合适的激光器和焊接参数进行焊接。
激光焊接解决方案
激光焊接解决方案激光焊接是一种高精度、高效率的焊接技术，广泛应用于汽车创造、航空航天、电子设备等领域。
本文将介绍激光焊接的原理、应用及其解决方案。
一、激光焊接原理激光焊接利用高能量密度的激光束对焊接材料进行加热，使其局部熔化并形成焊缝。
激光束的能量可通过光纤传输，具有灵便性和高精度。
激光焊接的原理可分为传导模式和深熔模式两种。
1. 传导模式激光焊接：激光束在焊接接头表面形成熔池，通过传导热量使焊缝形成。
2. 深熔模式激光焊接：激光束能量足够高，能够穿透焊接材料并在焊缝下方形成熔池，通过深度熔化实现焊接。
二、激光焊接应用领域激光焊接广泛应用于以下领域：1. 汽车创造：激光焊接可用于汽车车身焊接、零部件焊接等。
其高精度和高效率能够提高焊接质量和生产效率。
2. 航空航天：激光焊接可用于航空航天器件的焊接，如发动机部件、燃气涡轮叶片等。
激光焊接能够实现高强度、高质量的焊接，提高航空航天器件的性能。
3. 电子设备：激光焊接可用于电子设备的焊接，如电池片焊接、电路板焊接等。
激光焊接能够实现弱小焊点和高精度焊接，适合于微电子器件的创造。
三、激光焊接解决方案为了满足不同行业的需求，激光焊接解决方案应根据具体情况进行设计和优化。
以下是一些常见的激光焊接解决方案：1. 激光焊接设备：选择适合焊接材料和焊接方式的激光焊接设备，如激光焊接机器人、激光焊接工作站等。
设备应具备稳定的激光输出和高精度的焊接控制系统。
2. 材料选择：根据焊接要求选择合适的焊接材料，如金属材料、塑料材料等。
材料的选择应考虑其导热性、熔点和焊接性能等因素。
3. 工艺参数优化：根据焊接材料和焊接要求，优化激光焊接的工艺参数，如激光功率、焊接速度、焊接角度等。
通过实验和摹拟分析，确定最佳的工艺参数。
4. 自动化控制：采用自动化控制系统，实现激光焊接的自动化和智能化。
自动化控制系统可实现焊接路径规划、焊接参数调整、焊接质量检测等功能。
5. 质量检测与监控：建立焊接质量检测与监控系统，实时监测焊接质量，并及时调整焊接参数。
激光焊接简介
Part 1 激光焊接概述
YAG 激光器 是以钇铝石榴石晶体为基质的一种固体 激光器 。 钇铝石榴石的化学式是Y3 Al5 O15 ,简称为YAG
概 述
Part 2 激光焊接的工艺流程：
预热
工
艺
激光焊
参
数
焊点检测
惰性气体保护 （可选项）
Part 2
激光焊接的工艺参数：
工 艺 参 数
(1)功率密度。 功率密度是激光加工中最关键的参数之一。采用较高的功率密度，在微 秒时间范围内，表层即可加热至沸点，产生大量汽化。因此，高功率密度对于材料去除 加工，如打孔、切割、雕刻有利。对于较低功率密度，表层温度达到沸点需要经历数毫 秒，在表层汽化前，底层达到熔点，易形成良好的熔融焊接。因此，在传导型激光焊接 中，功率密度在范围在10^4~10^6W/CM^2。 (2)激光脉冲波形。 激光脉冲波形在激光焊接中是一个重要问题，尤其对于薄片焊接更 为重要。当高强度激光束射至材料表面，金属表面将会有60~98%的激光能量反射而损 失掉，且反射率随表面温度变化。在一个激光脉冲作用期间内，金属反射率的变化很大。 (3)激光脉冲宽度。 脉宽是脉冲激光焊接的重要参数之一，它既是区别于材料去除和材 料熔化的重要参数，也是决定加工设备造价及体积的关键参数。 (4)离焦量对焊接质量的影响。 激光焊接通常需要一定的离焦量，因为激光焦点处光斑 中心的功率密度过高，容易蒸发成孔。离开激光焦点的各平面上，功率密度分布相对均 匀。离焦方式有两种：正离焦与负离焦。焦平面位于工件上方为正离焦，反之为负离焦。 按几何光学理论，当正负离焦平面与焊接平面距离相等时，所对应平面上功率密度近似 相同，但实际上所获得的熔池形状不同。负离焦时，可获得更大的熔深，这与熔池的形 成过程有关。实验表明，激光加热50~200us材料开始熔化，形成液相金属并出现部分 汽化，形成高压蒸汽，并以极高的速度喷射，发出耀眼的白光。与此同时，高浓度汽体 使液相金属运动至熔池边缘，在熔池中心形成凹陷。当负离焦时，材料内部功率密度比 表面还高，易形成更强的熔化、汽化，使光能向材料更深处传递。所以在实际应用中， 当要求熔深较大时，采用负离焦；焊接薄材料时，宜用正离焦。 (5)焊接速度。焊接速度的快慢会影响单位时间内的热输入量，焊接速度过慢，则热输 入量过大，导致工件烧穿，焊接速度过快，则热输入量过小，造成工件焊不透。 。
激光焊接解决方案
激光焊接解决方案激光焊接是一种高精度、高效率的焊接技术，广泛应用于汽车制造、航空航天、电子设备等领域。
本文将详细介绍激光焊接解决方案的工作原理、优势和应用案例。
一、工作原理激光焊接通过将高能量密度的激光束聚焦到焊接接头上，使接头处的材料迅速加热并熔化，形成焊缝。
激光焊接可以分为传导传热焊接和深熔焊接两种方式。
1. 传导传热焊接：激光束在接头表面产生热量，通过热传导使接头内部材料熔化并形成焊缝。
这种焊接方式适用于材料厚度较薄的情况，焊接速度快，适用于金属材料的连接。
2. 深熔焊接：激光束在接头表面产生高能量密度，使接头表面和内部材料瞬间熔化，形成深度焊缝。
这种焊接方式适用于材料厚度较大的情况，焊接质量高，适用于不锈钢、铝合金等材料的连接。
二、优势激光焊接具有以下几个优势：1. 高精度：激光束聚焦后的直径非常小，可以实现高精度的焊接，适用于微小零件的连接。
2. 高效率：激光焊接速度快，焊接时间短，可以提高生产效率。
3. 无接触：激光焊接是一种非接触式的焊接技术，可以避免材料表面的损伤和变形。
4. 无污染：激光焊接无需使用焊接剂和助焊剂，不会产生有害气体和废料，符合环保要求。
5. 可自动化：激光焊接可以与机器人等自动化设备配合使用，实现自动化生产线的建设。
三、应用案例激光焊接解决方案已广泛应用于各个领域，以下是几个典型的应用案例：1. 汽车制造：激光焊接可用于汽车车身的焊接，提高焊接质量和生产效率。
例如，激光焊接可以用于汽车车门的焊接，确保焊缝的密封性和强度。
2. 航空航天：激光焊接可用于航空航天领域的零部件制造，例如航空发动机的焊接。
激光焊接可以实现高精度的焊接，确保零部件的质量和可靠性。
3. 电子设备：激光焊接可用于电子设备的组装和连接，例如手机、平板电脑等电子产品的焊接。
激光焊接可以实现微小零件的高精度连接，提高产品的性能和可靠性。
总结：激光焊接解决方案是一种高精度、高效率的焊接技术，具有高精度、高效率、无接触、无污染和可自动化等优势。
激光焊接技术
表3 1 各种蓄电池主要性能对比
一 极耳安全阀的自动焊接
新型电池内部装有防爆装置;称为安全阀;锂离子电 池有内部膨胀爆炸危险;因而电池必须装有安全阀; 作为安全保障 安全阀结构巧妙;为用激光焊接牢固 的 一定形状的两个铝质金属片;由激光熔斑形成的 抗拉强度;需在设计值范围之内;即通过激光熔斑使 电池内部形成通路;但当内部压力升高到一定值时; 激光熔斑被撕开;起到保护作用
图3 3 激光深熔焊接小孔效应示意
激光深熔焊接依靠小孔效应;使激光光束的光能传 向材料深部;激光功率足够大时;小孔深度加大;随 着激光光束相对于焊件的移动;金属液体凝固形成 焊缝;焊缝窄而深;其深宽比可达到12：1 激光深 熔焊接需要足够高的激光功率;但几百瓦的CO2激 光器;当激光模式好时;也能产生小孔效应;这是因 为基模光束聚焦后能够获得高功率密度
第3 章 激光焊接技术
31 概 述 3 2 激光焊接原理 3 3 激光焊接技术参数的作用与实验选择 3 4 激光焊接实用举例 3 5 激光焊接技术的发展前景
31 概 述
激光焊接是一种无接触加工方式;对焊接零件没有 外力作用 激光能量高度集中;对金属快速加热后快 速冷却;对许多零件来讲;热影响可以忽略不计;可 认为不产生热变形或者说热变形极小 能够焊接高 熔点 难熔 难焊的金属;如钛合金 铝合金等 激光焊 接过程对环境没有污染;在空气中可以直接焊接;与 需在真空室中焊接的电子束焊接方法比较;激光焊 接技术简便
激光焊接在电子工业 国防工业 仪表工业 电池工 业 医疗仪器以及许多行业中均得到了广泛的应用
图3 1 激光焊接的零件
3 2 激光焊接原理
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2）激光焊接与常规焊接方法相比具有如下特点： ①激光功率密度高，可以对高熔点、难熔金屑或两种不同金 屑材料进行焊接(对钨丝进行有效焊接)。 ②聚焦光斑小，加热速度快，作用时间短，热影响区小，热变形可忽略。 ③脉冲激光焊接属于非接触焊接，无机械应力和机械形变。
④激光焊接装置容易与计算机联机，能精确定位，实现自动焊接， 而且激光可通过玻璃在真空中焊接。
脉宽 （ms）
临界功率密度 (W/cm2)
42.88 ×103
1.12
10-3
1.4 ×106
54.76 ×103
0.15
10-3
6.2 ×106
55.3 ×103
0.24
10-3
7.5 ×106
44.27 ×103
0.06
10-3
3.4 ×106
95.43 ×103
0.65
10-3
2.4 ×106
1）激光焊接基本模式：热导焊和深熔焊。
2019年12月31日星期二
热导焊：激光功率密度较低（105～106W／cm2），依靠热传导向工件内部传 递热量形成熔池。这种焊接模式熔深浅，深宽比较小。
深熔焊：激光功率密度高（106～107W／cm2），工件迅速熔化乃至气化形成 小孔。这种焊接模式熔深大，深宽比也大。在机械制造领域，除了那些微薄 零件之外，一般应选用深熔焊。
69.05 ×103
0.55
10-3
1.6 ×106
54.17 ×103
0.22
10-3
8.4 ×1068.6 ×106
说明：激光功率密度需根据材料本身的特性及焊接技术要求来选取。
在薄板(板厚为0.01-0.10mm)焊接中，激光功率密度范围为Fm＜F＜Fc 在厚板(板厚大于〉0.50mm)焊接中，激光功率密度范围为Fm＜F＜Fv
临界激光功率密度： 当材料表面出现强烈气化时，材料加热过程中将出
现两种波向材料内部传播，即热波和气化波。当激光 功率密度较低时，热波的速度高于气化速度，当达到 某—临界功率密度时，这两种波的速度相等 ，可得气 化时的临界激光功率密度：
Fc Lv
k tp
对多数材料： Fm Fc Fv
金属
第三章
激光加工技术
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1. 激光打孔和切割 2.激光焊接 3. 激光表面改性技术
4. 激光清洗技术
现代焊接技术简介
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焊接技术发明至今已有百余年历史，现在全世界所有大工业的产业，像航 天航空、造船、通讯、家用电器、大型电站、冶金、微电子、武器装备及 核能工业中产品的生产制造都离不开焊接技术，焊接是其最主要的工艺。
三、脉冲宽度对焊接质量影响
2019年12月31日星期二
激光脉宽是脉冲激光焊接的重要参数之一，它是决定材料是否熔化的 重要参数。为了保证激光焊接过程中材料表面不出现强烈气化，一般假 定在脉冲终止时材料表面温度达到沸点。
1）最大熔深与脉宽关系
由气化时间
tv
K 2Tv2
4k F 2
设脉冲终止时材料表面温度达到沸点，即脉冲宽度tp等于气化时间。
二、脉冲波形对焊接质量影响
激光脉冲波形在激光焊接中是一个 重要问题，尤其对于薄片焊接更为重 要。当高强度激光束射至材料表面， 金属表面将会有60~98%的激光能量 反射而损失掉，且反射率随表面温度 变化。在一个激光脉冲作用期间内， 金属反射率的变化很大。
分析： 激光脉冲开始作用时反射率高； 当材料表面温度升至熔点时，反射 率迅速下降；表面处于熔化状态时， 反射率稳定于某一值；当表面温度 继续上升到沸点时，反射率又一次 下降。
1453 2730
10-3
0.06
1800 3200
10-3
0.65
3380 5900
10-3
0.55
2600 4800
10-3
0.22
1830 2200
10-3
0.87
660 2062
10-3
金属
Cu 钢 Ni Ti W Mo Cr Al
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Lv
（J/cm3）
热扩散率 (cm2/s)
结论：①最大的熔深正比于脉宽的平方根，脉宽越长，熔深越深。 ②熔点、沸点相差较大的金属，如钼、铂、钨等，则熔深较深。 ③热扩散率越大的金属，如金、铜、银等，熔深越深。
四、离焦量对焊接质量影响
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激光焊接通常需要一定的离焦量，因为激光焦点处光斑中心的功率 密度过高，容易蒸发成孔。离开激光焦点的各平面上，功率密度分布相 对均匀。
注意：这种脉冲波型在高重复率缝焊时不宜采用。因为重复率很高时，重 叠区可能仍处于熔融状态。若使用这种波形，初期尖峰可使表面出现高速 气化，伴随着剧烈的体积膨胀，金属蒸气以超声速向外扩张，给工件很大 的反冲力，使金屑产生飞溅，在熔斑中形成不规则的孔洞。这在气密性要 求高的缝焊中尤其要避免，故缝焊中宜采用矩形波或缓衰减波形。
2019年12月31日星期二
激光功率密度是激光焊接的一个关键参数，激光功率密度不 同时材料达到熔点和沸点的时间不同。
两种功率密度下金属表层及底层的温度与时间的关系。
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材料达到熔化所需的激光功率密度：
Fm
0.885Tm K ktp
材料达到沸点所需的激光功率密度：
Fv
0.885Tv K ktp
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3、激光焊接技术概述
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激光焊接是以高功率聚焦激光束为热源，熔化材料 形成焊接接头的高精度高效率焊接方法。
激光焊接的应用始于1964年，但早期仅限于用小功 率脉冲固体激光器进行薄小零件的焊接。70年代以来， 随着千瓦级大功率CO2激光器的出现，激光深熔焊得到 了迅速的发展。激光焊接的厚度已从零点几毫米提高到 50mm，已应用于汽车、钢铁、航空、原子能、电气电子 等重要工l部门。目前在世界各国激光加工的应用领域 中，激光焊接的应用仅次于激光切割，约占20.9％。
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小孔内激光的吸收过程
4）等离子体的影响
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等离子体对激光有吸收、折射和散射作用，因此一般来说熔 池上方的等离子体会削弱到达工件的激光能量。并影响光束的聚焦 效果、对焊接不利。通常可辅助侧吹气驱除或削弱等离子体。
用作辅助气体的有Ar、He、N2和CO2等
tp tv
此时的激光功率密度： F KTv
2 ktp
1.2K
2.4
最大熔深： Zmax Z (tv ) F (Tv Tm )
k
tp
(1
Tm Tv
)
2.4
最大熔深： Zmax
k
tp
(1
Tm Tv
)
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对于铝材料：熔点660℃，沸点2450 ℃ ，k=1.03cm2/s。 采用脉宽tp=1ms的激光，熔深不到0.1mm。
⑤激光焊接可在大气中进行，无环境污染。
4、脉冲激光焊接（热传导焊接）
1）常用脉冲激光器：Nd：YAG激光器 调Q YAG激光器 脉冲CO2激光器
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2）焊接接头形式： 对接焊、搭接焊、交叉焊和平行焊
3）影响焊接质量的工艺参数：功率密度、脉冲宽度、脉冲波型和离焦量
一、激光功率密度对焊接质量影响
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2）激光深熔焊接优点：
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1)熔深大、速度高，单位时间熔合面积大，是高效焊接方法。 2)热影响区小，焊件变形小，适合精密、热敏感部件的焊接。 3)一般不填充金属，专用气体保护，补焊部位不会氧化发蓝。 4)易于实现自动化。
激光深熔焊接不足：
1）焊件要求有高的装配精度（因为光斑小、焊缝窄）。 2）焊接系统的成本高，一次投资大。
离焦方式有两种：正离焦与负离焦。焦平面位于工件上方为正离焦， 反之为负离焦。按几何光学理论，当正负离焦量相等时，所对应平面上 功率密度近似相同，但实际上所获得的熔池形状不同。负离焦时，可获 得更大的熔深，这与熔池的形成过程有关。实验表明，激光加热 50~200us材料开始熔化，形成液相金属并出现汽化，形成蒸汽，并以极 高的速度喷射，发出耀眼的白光。与此同时，高浓度汽体使液相金属运 动至熔池边缘，在熔池中心形成凹陷。当负离焦时，材料内部功率密度 比表面还高，易形成更强的熔化、汽化，使光能向材料更深处传递。所 以在实际应用中，当要求熔深较大时，采用负离焦；焊接薄材料时，宜 用正离焦。
Cu 钢 Ni Ti W Mo Cr Al
金属热学参量
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热导率K
热扩散率k
Tm
Tv
脉宽tp
W/cm2·℃
cm2/s
℃
℃
s
3.89 0.51 0.67 0.15 1.69 1.41 0.70 2.09
1.12