激光脉冲波形在脉冲激光焊接中的影响
激光焊接机的工作原理【详解】
随着科学技术的发展，百度近年来出现了激光焊接。
那么什么是激光焊接呢？激光焊接的特点与优点又有哪些呢？下图是激光焊接的工作原理：首先，什么是激光？世界上的第一个激光束于1960年利用闪光灯泡激发红宝石晶粒所产生，因受限于晶体的热容量，只能产生很短暂的脉冲光束且频率很低。
虽然瞬间脉冲峰值能量可高达106瓦，但仍属于低能量输出。
激光技术采用偏光镜反射激光产生的光束使其集中在聚焦装置中产生巨大能量的光束，假如焦点靠近工件，工件就会在几毫秒内熔化和蒸发，这一效应可用于焊接工艺高功率CO2及高功率YAG激光器的出现，开辟了激光焊接的新领域。
激光焊接设备的关键是大功率激光器，主要有两大类，一类是固体激光器，又称Nd:YAG 激光器。
Nd（钕）是一种稀土族元素，YAG代表钇铝柘榴石，晶体结构与红宝石相似。
Nd:YAG激光器波长为1.06μm，主要优点是产生的光束可以通过光纤传送，因此可以省往复杂的光束传送系统，适用于柔性制造系统或远程加工，通常用于焊接精度要求比较高的工件。
汽车产业常用输出功率为3-4千瓦的 Nd:YAG激光器。
另一类是气体激光器，又称CO2激光器，分子气体作工作介质，产生均匀为10.6μm的红外激光，可以连续工作并输出很高的功率，标准激光功率在2-5千瓦之间。
与其它传统焊接技术相比，激光焊接的主要优点是：1、速度快、深度大、变形小。
2、能在室温或特殊条件下进行焊接，焊接设备装置简单。
例如，激光通过电磁场，光束不会偏移；激光在真空、空气及某种气体环境中均能施焊，并能通过玻璃或对光束透明的材料进行焊接。
3、可焊接难熔材料如钛、石英等，并能对异性材料施焊，效果良好。
4、激光聚焦后，功率密度高，在高功率器件焊接时，深宽比可达5：1，最高可达10：1。
5、可进行微型焊接。
激光束经聚焦后可获得很小的光斑，且能精确定位，可应用于大批量自动化生产的微、小型工件的组焊中。
6、可焊接难以接近的部位，施行非接触远间隔焊接，具有很大的灵活性。
激光焊接的工艺参数及特性分析讲解
激光焊接的工艺参数及特性分析一、激光焊接的工艺参数：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104~106W/cm2。
2、激光脉冲波形。
激光脉冲波形在激光焊接一、激光焊接的工艺参数：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104~106W/cm2。
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，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，当正负离做文章一相等时，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问分汽化，形成市压蒸汽，并以极高的速度喷射，发出耀眼的白光。
激光机作业中的激光焊接参数对焊缝形貌的影响
激光机作业中的激光焊接参数对焊缝形貌的影响激光焊接是一种高效、高精度的焊接方法，被广泛应用于航空航天、汽车制造、电子设备等领域。
在激光焊接过程中，合适的激光焊接参数对焊缝形貌起着重要作用。
本文将探讨激光焊接中的激光焊接参数对焊缝形貌的影响。
一、激光功率对焊缝形貌的影响激光功率是激光焊接中最关键的参数之一。
激光功率的大小直接影响着焊缝的宽度和深度。
当激光功率过低时，无法充分熔化工件表面，焊缝形成不完整，造成焊缝宽度较窄且焊深较浅；当激光功率过高时，激光热输入过大，容易导致焊缝出现焊洞和熔融池溢出，形成宽而浅的焊缝。
因此，在激光焊接中，合理选择适宜的激光功率对于获得理想的焊缝形貌非常重要。
二、激光扫描速度对焊缝形貌的影响激光扫描速度是激光焊接参数中另一个关键参数。
激光扫描速度的大小直接影响着焊缝形貌的连续性和精细度。
当激光扫描速度过快时，激光照射时间过短，导致焊缝形成不连续的熔池，并可能出现焊缝间断、局部未熔化的情况；当激光扫描速度过慢时，激光照射时间过长，焊缝熔池过深，容易出现焊缝形貌凸起的情况。
因此，在激光焊接过程中，合适的激光扫描速度对焊缝的形貌具有重要影响。
三、激光聚焦深度对焊缝形貌的影响激光聚焦深度是决定激光焊接加热区域大小的重要参数。
激光聚焦深度的大小直接影响着焊缝形貌的宽度和深度。
当激光聚焦深度较浅时，激光能量主要聚焦在表面，形成较窄且较浅的焊缝；当激光聚焦深度较深时，激光能量可以穿透较深并在工件内部聚焦，焊缝形成宽且深的情况。
因此，在激光焊接中，合理选择适宜的激光聚焦深度对于获得理想的焊缝形貌十分重要。
四、激光脉冲频率对焊缝形貌的影响激光脉冲频率是激光焊接过程中控制激光照射时序的参数。
激光脉冲频率的大小直接影响着焊缝形貌的均匀性和质量。
当激光脉冲频率过低时，激光照射时间间隔较长，焊缝形成不连续的熔池；当激光脉冲频率过高时，激光照射时间间隔较短，焊缝形貌不规则、不均匀。
因此，在激光焊接过程中，合适的激光脉冲频率对于获得均匀且高质量的焊缝形貌至关重要。
激光焊接的特点
激光焊接的特点一、激光焊接的主要特性激光焊接是激光材料加工技术应用的重要方面之一。
20世纪70年代主要用于焊接薄壁材料和低速焊接，焊接过程属热传导型，即激光辐射加热工件表面，表面热量通过热传导向内部扩散，通过控制激光脉冲的宽度、能量、峰值功率和重复频率等参数，使工件熔化，形成特定的熔池。
由于其独特的优点，已成功应用于微、小型零件的精密焊接中。
高功率CO2及高功率YAG激光器的出现，开辟了激光焊接的新领域。
获得了以小孔效应为理论基础的深熔焊接，在机械、汽车、钢铁等工业领域获得了日益广泛的应用。
与其它焊接技术相比，激光焊接的主要优点是：1、速度快、深度大、变形小。
2、能在室温或特殊条件下进行焊接，焊接设备装置简单。
例如，激光通过电磁场，光束不会偏移；激光在真空、空气及某种气体环境中均能施焊，并能通过玻璃或对光束透明的材料进行焊接。
3、可焊接难熔材料如钛、石英等，并能对异性材料施焊，效果良好。
4、激光聚焦后，功率密度高，在高功率器件焊接时，深宽比可达5：1，最高可达10：1。
5、可进行微型焊接。
激光束经聚焦后可获得很小的光斑，且能精确定位，可应用于大批量自动化生产的微、小型工件的组焊中。
6、可焊接难以接近的部位，施行非接触远距离焊接，具有很大的灵活性。
尤其是近几年来，在YAG激光加工技术中采用了光纤传输技术，使激光焊接技术获得了更为广泛的推广和应用。
7、激光束易实现光束按时间与空间分光，能进行多光束同时加工及多工位加工，为更精密的焊接提供了条件。
但是，激光焊接也存在着一定的局限性：1、要求焊件装配精度高，且要求光束在工件上的位置不能有显著偏移。
这是因为激光聚焦后光斑尺雨寸小，焊缝窄，为加填充金属材料。
若工件装配精度或光束定位精度达不到要求，很容易造成焊接缺憾。
2、激光器及其相关系统的成本较高，一次性投资较大。
二、激光焊接热传导激光焊接是将高强度的激光束辐射至金属表面，通过激光与金属的相互作用，使金属熔化形成焊接。
影响激光焊接质量的工艺参数
影响激光焊接质量的工艺参数激光焊接的过程中，有时候会出现焊接不好的情况，大家知道影响这些焊接工艺的参数都有哪些吗？关于影响焊接质量的焊接工艺参数主要有激光输出功率、焊接速度、激光波形、脉冲宽度、离焦量和保护气体。
输出功率、焊接速度对熔深的影响。
激光波形主要有脉冲激光器常用的脉冲波形和连续焊接时的缝焊波形。
脉冲波形对焊接质量的影响（针对脉冲激光器）◆对于焊接铜、铝、金、银高反射材料时，为了突破高反射率的屏障，可以利用带有前置尖峰的激光波形。
但这种波形在高重复率缝焊时不宜采用，容易产生飞溅，形成不规则的孔洞。
◆对于铁、镍等黑色金属，表面反射率低，宜采用矩形波或缓衰减波形。
连续焊接时的缝焊波形：焊波形就是激光功率随焊接时间变化的曲线。
在材料要求焊接密封时此波形尤为重要。
在焊接开始时激光功率缓慢上升，结束时缓慢下降，在连续激光器焊接时，结尾处出现的凹坑，宜采用此波形，减小凹坑程度，以达到焊接效果。
脉冲宽度（针对脉冲激光器）：光的脉冲宽度针对YAG固体激光器来说是焊接的重要参数之一，它决定材料是否熔化，为了保证激光焊接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。
脉宽越长，焊点直径越大，相同的工作距离时，熔深越深。
离焦量：光焊接时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：正离焦和负离焦。
焦平面位于工件上方为正离焦，反之负离焦。
焊接薄材料时宜采用正离焦，需要较大熔深时宜采用正离焦。
离焦方式：一定的激光功率和焊接速度下，当焦点处于最佳焊接位置范围内时，可以获得最大熔深和好的焊缝形状。
保护气体：护气体的种类、气体流量及吹气方式也是影响焊接质量的重要焊接工艺参数之一。
常用的保护气体有氮气N2、氩气Ar、氦气He以及氩气和氦气的混合气体。
通常情况下，焊接碳钢时宜采用Ar，不锈钢宜采用N2，钛合金宜采用He，铝合金宜采用Ar和He的混合气体。
影响焊接质量的焊接工艺和参数
激光焊接的历程中，偶然间会出现焊接欠好的环境，各人知道影响这些焊接工艺的参数都有哪些吗？深圳铭镭激光就来为各人分享下，关于影响激光焊接机质量的焊接工艺参数重要有激光输出功率、焊接速率、激光波形、脉冲宽度、离焦量和掩护气体。
出功率、焊接速率对熔深的影响。
激光波形重要有脉冲激光器常用的脉冲波形和一连焊接时的缝焊波形。
脉冲波形对焊接质量的影响（针对脉冲激光器）◆对付焊接铜、铝、金、银高反射质料时，为了突破高反射率的屏蔽，可以使用带有前置尖峰的激光波形。
但这种波形在高重复率缝焊时不宜接纳，容易孕育发生飞溅，形成不规矩的孔洞。
◆对付铁、镍等玄色金属，外貌反射率低，宜接纳矩形波或缓衰减波形。
一连焊接时的缝焊波形：焊波形便是激光功率随焊接时间变革的曲线。
在质料要求焊接密封时此波形尤为重要。
在焊接开始时激光功率迟钝上升，竣事时迟钝降落，在一连激光器焊接时，末端处出现的凹坑，宜接纳此波形，减小凹坑水平，以到达焊接结果。
脉冲宽度（针对脉冲激光器）：光的脉冲宽度针对YAG固体激光器来说是焊接的重要参数之一，它决定质料是否熔化，为了包管激光焊接中质料外貌不出现猛烈气化，一样通常假定在脉冲停止时质料外貌温度到达沸点。
脉宽越长，焊点直径越大，雷同的事情间隔时，熔深越深。
离焦量：光焊接时通常必要肯定的离焦量，由于激光核心处光斑中央的功率密度过高，容易蒸发成孔。
脱离激光核心的各平面上，功率密度漫衍相对匀称。
离焦方法有两种：正离焦和负离焦。
必要较大熔深时宜接纳正离焦。
离焦方法：肯定的激光功率和焊接速率下，当核心处于最佳焊接位置范畴内时，可以得到最大熔深和洽的焊缝形状。
掩护气体：护气体的种类、气体流量及吹气方法也是影响焊接质量的重要焊接工艺参数之一。
常用的掩护气体有氮气N2、氩气Ar、氦气He以及氩气和氦气的混淆气体。
通常环境下，焊接碳钢时宜接纳Ar，不锈钢宜接纳N2，钛合金宜接纳He，铝合金宜接纳Ar和He的混淆气体。
气体流量的巨细需凭据现实焊接环境而定。
激光 焊接 波形
激光焊接波形的研究和应用一、激光焊接波形的定义和作用激光焊接波形是指在激光焊接过程中，激光能量的变化曲线。
它可以反映出激光焊接过程的稳定性、焊接质量、工艺参数等重要信息，对于优化激光焊接工艺具有重要的作用。
二、激光焊接波形的类型1.平稳型波形：激光能量输出平稳，焊接过程稳定，焊缝质量好，但需要较高的功率和稳定性。
2.脉冲型波形：激光能量输出有规律的脉冲，适用于焊接薄板材料和高速焊接，但焊缝质量较差。
3.斜坡型波形：激光能量输出呈斜坡状，适用于焊接厚板材料和高速焊接，但需要较高的功率和稳定性。
三、激光焊接波形的影响因素1.激光功率：激光功率越高，波形越平稳，焊缝质量越好。
2.焊接速度：焊接速度越快，波形越脉冲化，焊缝质量越差。
3.焊接距离：焊接距离越远，波形越斜坡化，焊缝质量越差。
4.焊接材料：不同材料的焊接波形有所不同，需要根据具体材料进行调整。
四、激光焊接波形的应用激光焊接波形在工业生产中有广泛的应用。
例如，在汽车制造中，激光焊接波形可以用来控制车身焊接的质量和稳定性；在电子制造中，激光焊接波形可以用来控制电子元器件的焊接质量和稳定性；在航空制造中，激光焊接波形可以用来控制飞机结构的焊接质量和稳定性。
五、激光焊接波形的发展趋势随着激光技术的不断发展，激光焊接波形的研究也在不断深入。
未来，激光焊接波形将更加智能化和自适应化，可以根据不同焊接条件自动调整波形，实现高效、稳定、高质量的激光焊接。
同时，激光焊接波形也将与人工智能、大数据等技术结合，为工业生产带来更多的创新和发展。
结语激光焊接波形是激光焊接过程中的重要参数，对于焊接质量和稳定性有着重要的影响。
未来，随着激光技术的不断发展，激光焊接波形将不断智能化和自适应化，为工业生产带来更多的创新和发展。
激光焊接的特点
一、激光焊接的主要特性激光焊接是激光材料加工技术应用的重要方面之一。
20世纪70年代主要用于焊接薄壁材料和低速焊接，焊接过程属热传导型，即激光辐射加热工件表面，表面热量通过热传导向内部扩散，通过控制激光脉冲的宽度、能量、峰值功率和重复频率等参数，使工件熔化，形成特定的熔池。
由于其独特的优点，已成功应用于微、小型零件的精密焊接中。
高功率CO2及高功率YAG激光器的出现，开辟了激光焊接的新领域。
获得了以小孔效应为理论基础的深熔焊接，在机械、汽车、钢铁等工业领域获得了日益广泛的应用。
与其它焊接技术相比，激光焊接的主要优点是：1、速度快、深度大、变形小。
2、能在室温或特殊条件下进行焊接，焊接设备装置简单。
例如，激光通过电磁场，光束不会偏移；激光在真空、空气及某种气体环境中均能施焊，并能通过玻璃或对光束透明的材料进行焊接。
3、可焊接难熔材料如钛、石英等，并能对异性材料施焊，效果良好。
4、激光聚焦后，功率密度高，在高功率器件焊接时，深宽比可达5：1，最高可达10：1。
5、可进行微型焊接。
激光束经聚焦后可获得很小的光斑，且能精确定位，可应用于大批量自动化生产的微、小型工件的组焊中。
6、可焊接难以接近的部位，施行非接触远距离焊接，具有很大的灵活性。
尤其是近几年来，在YAG激光加工技术中采用了光纤传输技术，使激光焊接技术获得了更为广泛的推广和应用。
7、激光束易实现光束按时间与空间分光，能进行多光束同时加工及多工位加工，为更精密的焊接提供了条件。
但是，激光焊接也存在着一定的局限性：1、要求焊件装配精度高，且要求光束在工件上的位置不能有显著偏移。
这是因为激光聚焦后光斑尺雨寸小，焊缝窄，为加填充金属材料。
若工件装配精度或光束定位精度达不到要求，很容易造成焊接缺憾。
2、激光器及其相关系统的成本较高，一次性投资较大。
二、激光焊接热传导激光焊接是将高强度的激光束辐射至金属表面，通过激光与金属的相互作用，使金属熔化形成焊接。
在激光与金属的相互作用过程中，金属熔化仅为其中一种物理现象。
激光焊的主要工艺参数对焊接质量的影响
激光焊的主要工艺参数对焊接质量的影响一、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104~105W/cm2为热传导焊，此时熔深浅、焊接速度慢；功率密度大于105~107W/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。
其中热传导型激光焊接原理为：激光辐射加热待加工表面，表面热量通过热传导向内部扩散，通过控制激光脉冲的宽度、能量、峰功率和重复频率等激光参数，使工件熔化，形成特定的熔池。
用于齿轮焊接和冶金薄板焊接用的激光焊接机主要涉及激光深熔焊接。
下面重点介绍激光深熔焊接的原理。
激光深熔焊接一般采用连续激光光束完成材料的连接，其冶金物理过程与电子束焊接极为相似，即能量转换机制是通过“小孔”（Key-hole）结构来完成的。
在足够高的功率密度激光照射下，材料产生蒸发并形成小孔。
这个充满蒸气的小孔犹如一个黑体，几乎吸收全部的入射光束能量，孔腔内平衡温度达2500℃左右，热量从这个高温孔腔外壁传递出来，使包围着这个孔腔四周的金属熔化。
小孔内充满在光束照射下壁体材料连续蒸发产生的高温蒸汽，小孔四壁包围着熔融金属，液态金属四周包围着固体材料（而在大多数常规焊接过程和激光传导焊接中，能量首先沉积于工件表面，然后靠传递输送到内部）。
孔壁外液体流动和壁层表面张力与孔腔内连续产生的蒸汽压力相持并保持着动态平衡。
光束不断进入小孔，小孔外的材料在连续流动，随着光束移动，小孔始终处于流动的稳定状态。
就是说，小孔和围着孔壁的熔融金属随着前导光束前进速度向前移动，熔融金属充填着小孔移开后留下的空隙并随之冷凝，焊缝于是形成。
上述过程的所有这一切发生得如此快，使焊接速度很容易达到每分钟数米。
二、激光深熔焊接的主要工艺参数1. 激光功率激光焊接中存在一个激光能量密度阈值，低于此值，熔深很浅，一旦达到或超过此值，熔深会大幅度提高。
史上最全激光焊接技术原理知识
史上最全激光焊接技术原理知识现代焊接的能量来源有很多种，包括气体焰、电弧、激光、电子束、摩擦和超声波等。
今天给大家介绍关于激光焊接内容。
激光焊接技术原理知识激光焊接可以采用脉冲或连续激光束加以实现；激光焊接的原理可分为热传导型焊接和激光深熔焊接。
热导焊：激光辐射加热待加工表面，表面热量通过热传导向内部扩散，通过控制激光脉冲的宽度、能量、峰功率和重复频率等激光参数，使工件熔化，形成特定的熔池。
其特点：激光功率为105w/cm2左右，焊缝深度小于2.5mm，焊缝的深宽比最大为3：1。
图1）热导焊基本原理深熔焊：一般采用连续激光光束完成材料的连接.即能量转换机制是通过“小孔”（Key-hole）结构来完成的.激光照射,材料产生蒸发并形成小孔,吸收全部的入射光束能量,温度达25000C左右,使包围着这个孔腔四周的金属熔化.其特点：采用的功率密度在106～107w/cm2 之间，焊缝的深宽比最大可达12：1 ，目前最大焊接深度可以达到51mm。
图2）熔深焊技术原理说到这里相信大家都有疑问，说激光是怎么产生的？工作设备（产生激光）：由光学震荡器及放在震荡器空穴两端镜间的介质所组成。
介质受到激发至高能量状态时，开始产生同相位光波且在两端镜间来回反射，形成光电的串结效应，将光波放大，并获得足够能量而开始发射出激光。
图3）激光焊接设备组成激光亦可解释成将电能、化学能、热能、光能或核能等原始能源转换成某些特定光频（紫外光、可见光或红外光）的电磁辐射束的一种设备。
图4）激光焊接设备简易图激光分类焊接用有两种激光：CO2 激光和Nd:YAG激光特点：都是肉眼不可见红外光。
红外光，又叫红外线，是波长比可见光要长的电磁波（光），波长为770纳米到1毫米之间。
CO2 激光：属于远红外光，波长为10. 6Lm, 大部分金属对这种光的反射率达到80% ~ 90%,需要特别的光镜把光束聚焦成直径为0. 75 - 0. 1mm。
功率可轻易达到20000W甚至更大。
激光脉冲波形在脉冲激光焊接中的影响
激光脉冲波形在脉冲激光焊接中的影响激光的脉冲波形：对于采用脉冲激光进行焊接的加工，激光脉冲波形在脉冲激光焊接中是一个重要的问题。
当高强度的激光入射至材料的表面时，金属表面会将60%~98%的激光能量反射掉，且反射率随表面温度变化。
因此，不同的金属对于激光的反射率和激光的利用率都不一样，要进行有效的焊接就必须输入不同波形的激光，这样焊缝处的金属组织才能在最佳的方式结晶，形成与基体金属一致的组织，才能形成高质量的焊缝。
国内一般的机器都采用廉价的单波形激光电源，因此，其焊接的柔性较低，难以适应多种模具材料的焊接，并且经常要进行返工，大大浪费了焊接材料的时间，并可能造成模具的报废。
不同的金属材料表面对激光的反射和吸收程度差别很大，而同一束激光对不同的金属会产生不同的焊接效果，并影响其熔深、焊接速度、结晶速度和硬度，因此单一的矩形波焊接并不能解决不同的模具金属焊接的要求。
仅供个人用于学习、研究；不得用于商业用途。
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脉冲激光焊的脉冲波形对薄板镁合金焊缝成型的影响
脉冲激光焊的脉冲波形对薄板镁合金焊缝成型的影响作者：张效宾李志勇来源：《卷宗》2018年第15期摘要：本文采用Nd-YAG脉冲激光器对AZ31镁合金薄板进行自熔焊，在其他工艺参数相同的情况下，研究脉冲激光波形对焊缝成型及焊缝尺寸的影响及变化规律。
实验结果发现，脉冲波形对焊缝形貌有着重要影响，恒定波形，光斑粗大；附加缓升和缓降的波形，焊缝形貌好；附加尖峰能量的波形，适合反射率高的母材。
关键字：激光脉冲波形；薄板镁合金；焊缝成型由于镁合金的密度小、表面张力小、熔点低、沸点低、热导率和热膨胀系数大，化学性质活泼等特性，使得传统焊接方法焊接镁合金时存在一些困难[1-2]。
激光焊由于其具有能量密度高、焊接变形小和自动化程度高等特点，因而适用于镁合金的焊接 [3]。
采用Nd：YAG脉冲激光焊接时，脉冲波形对焊缝形貌有显著影响。
郭永强[4]研究了激光脉冲波形对铝合金焊接效果的影响，分析脉冲波形对焊缝形貌以及力学性能的影响；师文庆[5]通过研究脉冲激光焊接H62黄铜，发现选择快速上升、缓慢下降的波形时，可以提高对激光能量的吸收效率。
然而，目前Nd：YAG激光脉冲波形对镁合金薄板的自熔焊的研究还不多，有必要开展相关研究。
本文针对应用较广泛的AZ31镁合金进行表面自熔焊，在相同的参数下，通过改变激光脉冲波形，探究焊缝的表面形貌和焊缝的尺寸变化规律，为后续研究提供实验基础。
1、实验条件1.1实验材料实验选择的焊接材料为2mm厚的AZ31镁合金薄板，尺寸为60mm×30mm×2mm，母材的化学成分如表1所示。
1.2实验设备实验采用的设备为AC-300W型Nd-YAG固体激光器，最大平均功率为300W，最小光斑直径为0.2mm，激光波长为1.06μm，移动平台采用CNC2000数控系统操作。
实验结束后，用焊接检验尺测量焊缝的宽度。
1.3实验方法实验前，先用砂纸打磨试样表面，去除表面氧化物，然后用丙酮溶液擦拭试样表面并吹干；由于镁合金易氧化，因此焊接过程中需通入惰性气体（Ar）保护熔池。
激光焊接的特点与优点【详解】
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虽然瞬间脉冲峰值能量可高达106瓦，但仍属于低能量输出。
激光焊接的优势（1）可将入热量降到低的需要量，热影响区金相变化范围小，且因热传导所导致的变形亦低。
（2）32mm板厚单道焊接的焊接工艺参数业经检定合格，可降低厚板焊接所需的时间甚至可省掉填料金属的使用。
（3）不需使用电极，没有电极污染或受损的顾虑。
且因不属于接触式焊接制程，机具的耗损及变形接可降至低。
（4）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。
（5）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）。
（6）激光束可聚焦在很小的区域，可焊接小型且间隔相近的部件，（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。
（9）焊接薄材或细径线材时，不会像电弧焊接般易有回熔的困扰。
（10）不受磁场所影响（电弧焊接及电子束焊接则容易），能精确的对准焊件。
（11）可焊接不同物性（如不同电阻）的两种金属（12）不需真空，亦不需做X射线防护。
（13）若以穿孔式焊接，焊道深一宽比可达10:1（14）可以切换装置将激光束传送至多个工作站。
激光焊接的优缺点（1）焊件位置需非常精确，务必在激光束的聚焦范围内。
（2）焊件需使用夹治具时，必须确保焊件的终位置需与激光束将冲击的焊点对准。
（3）可焊厚度受到限制渗透厚度远超过19mm的工件，生产线上不适合使用激光焊接。
不锈钢激光焊接工艺参数
不锈钢激光焊接工艺参数一、激光功率激光功率是激光焊接过程中最重要的参数之一。
它直接决定了焊接的深度和强度。
在激光功率较低时，焊接深度和强度都会受到影响。
而当激光功率过高时，可能会引起过热或熔池飞溅等问题。
因此，选择合适的激光功率是非常重要的。
通常，根据焊接材料和厚度来选择激光功率。
二、脉冲宽度脉冲宽度是激光脉冲持续时间的长度。
它与激光功率和脉冲形状一起影响焊接效果。
较短的脉冲宽度可以产生更深的焊接深度，但也可能导致飞溅等问题。
较长的脉冲宽度可以减少飞溅，但焊接深度可能会受到影响。
因此，选择合适的脉冲宽度也是非常重要的。
通常，根据焊接材料和厚度来选择脉冲宽度。
三、脉冲形状脉冲形状是指激光脉冲的波形。
它对焊接效果也有很大的影响。
不同类型的脉冲形状可以产生不同的焊接效果。
例如，峰形脉冲可以产生更深的焊接深度，而矩形脉冲可以减少飞溅。
因此，选择合适的脉冲形状也是非常重要的。
通常，根据焊接材料和厚度来选择脉冲形状。
四、激光脉冲重复频率激光脉冲重复频率是指激光脉冲之间的间隔时间。
它对焊接速度和热影响区的大小都有影响。
较高的重复频率可以增加焊接速度，但也可能导致热影响区增大，焊接质量下降。
较低的重复频率可以减少热影响区，但也可能导致焊接速度下降。
因此，选择合适的重复频率也是非常重要的。
通常，根据焊接材料和厚度来选择重复频率。
五、焦点位置焦点位置是指激光束聚焦后的位置。
它对焊接深度和宽度都有影响。
焦点位置过于靠前或靠后都会导致焊接深度和宽度不足。
因此，选择合适的焦点位置也是非常重要的。
通常，根据焊接材料和厚度来选择焦点位置。
六、焊接速度焊接速度是指在单位时间内完成的焊接长度或点数。
它对焊接质量和效率都有影响。
较慢的焊接速度可以增加焊接质量和深度，但也可能导致生产效率下降。
较快的焊接速度可以增加生产效率，但也可能导致焊接质量和深度下降。
因此，选择合适的焊接速度也是非常重要的。
通常，根据焊接材料和厚度来选择焊接速度。
激光焊接及其应用
激光焊接及其应用激光焊接及其应用一、激光焊接的主要特性。
激光焊接是激光材料加工技术应用的重要方面之一。
20世纪70年代主要用于焊接薄壁材料和低速焊接，焊接过程属热传导型，即激光辐射加热工件表而,表面热量通过热传导向内部扩散，通过控制澈光脉冲的宽度、能量、邮值功率和重复频率等参数，使工件熔化，形成特立的熔池。
由于其独特的优点，已成功应用于微、小型零件的精密焊接中。
髙功率CO2及髙功率丫AG激光器的出现，开辟了激光焊接的新领域。
获得了以小孔效应为理论基础的深熔焊接，在机械、汽车、钢铁等工业领域获得了日益广泛的应用。
与其它焊接技术相比，激光焊接的主要优点是:1、速度快、深度大、变形小。
2、能在室温或特殊条件下进行焊接，焊接设备装置简单。
例如，激光通过电磁场,光束不会偏移；激光在真空、空气及某种气体环境中均能施焊，并能通过玻璃或对光束透明的材料进行焊接。
3、可焊接难熔材料如钛、石英等，并能对异性材料施焊，效果良好。
4、激光聚焦后,功率密度高，在髙功率器件焊接时，深宽比可达5： 1,最髙可达10： 1。
5、可进行微型焊接。
邀卷朿经聚焦后可获得很小的光斑，且能精确泄位，可应用于大批量自动化生产的微、小型工件的组焊中。
6、可焊接难以接近的部位，施行非接触远距离焊接，具有很大的灵活性。
尤其是近几年来, 在YAG激光加工技术中采用了光纤传输技术，使遜焊接技术获得了更为广泛的推广和应用。
7、邀卷朿易实现光束按时间与空间分光，能进行多光朿同时加工及多工位加工，为更精密的焊接提供了条件。
但是，邀世焊接也存在着一定的局限性：1、要求焊件装配精度髙，且要求光朿在工件上的位置不能有显著偏移。
这是因为激光聚焦后光斑尺雨寸小，焊缝窄，为加填充金属材料。
若工件装配精度或光朿定位精度达不到要求, 很容易造成焊接缺憾。
2、邀光器及其相关系统的成本较髙，一次性投资较大。
二、激光焊接热传导。
激光焊接是将高强度的激光束辐射至金屈表面,通过激光与金属的相互作用，使金属熔化形成焊接。
脉冲激光焊
脉冲激光焊摘要：在机械加工领域，随着激光焊成本的降低和性能的提升，激光焊的应用越来越广。
激光焊是唯一的一种非接触焊接方法，整个焊接过程不会受到焊接材料电和磁效应的影响。
激光焊分为脉冲激光焊和连续激光焊，脉冲激光焊类似于电阻点焊，而连续激光焊类似于弧焊。
连续激光焊在大型结构件焊接领域应用广泛，而脉冲激光焊则适用于一些小件的焊接，比如心脏起搏器、微波炉外壳、电池和传感器。
激光器工作在脉冲模式下也可以用于缝焊，重叠的脉冲能够达到气密密封的效果。
激光脉冲的很多特性可以充分发挥激光焊接的优点。
本文将全方位的讨论激光脉冲，包括初始耦合、焊缝熔合和冷却。
结合这些特性的研究，我们可以有效地控制焊缝熔深、焊缝尺寸、焊接方式（传导或深熔）、残余应力以及气孔裂纹等缺陷。
关键字：脉冲激光焊，耦合，熔合，冷却速率，残余应力，裂纹，气孔1.前言激光束的许多属性使其适合于激光焊接。
激光单色性好、准直性高，可以聚集形成一个非常小的光点，其中光子密度可以高到在毫秒时间内熔化金属和合金。
激光波长由光源决定，最常用于脉冲激光焊的是Nd：YAG激光，其波长为1.064um，可以通过光纤进行传输。
光纤激光器是新一代激光器，它可以产生和YAG激光器相同波长的激光束，不过激光束是由光纤本身产生的。
光纤激光器的优点是：光束质量好，工作距离（透镜和工件之间的距离）长。
与普通工作距离为2英寸的YAG激光器相比，光纤激光器工作距离为10英寸。
市场上常见的另外一种激光器是CO2激光器，产生光束波长为10.64um，不过CO2激光器常用于连续焊而不是脉冲焊。
激光束可以在空气和真空中传播，能量损失小。
在其应用中，整个激光传输设备包括激光头和光纤，它们安装在一个手套箱里，必要在进行Ti焊接时，可以避免工件氧化和受潮。
如果必要的话，这种工作环境可以限制在更狭小的空间里，激光能量是通过石英窗传递的。
激光焊并不需要待焊工件导电，而电阻焊、弧焊和电子束焊则要求待焊工件必须在导电情况下进行焊接，因此，激光焊适合焊接所有类型的材料，包括：金属，陶瓷/玻璃，以及塑料。
激光焊接的四大影响因素
激光焊接的四大影响因素激光焊接机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104~106W/cm2。
激光焊接机的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。
激光焊接机的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。
离焦量对焊接质量的影响激光焊接通常需要一定的离做文章之一，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，当正负离做文章一相等时，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问分汽化，形成市压蒸汽，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。
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激光脉冲波形在脉冲激光焊接中的影响
激光的脉冲波形：对于采用脉冲激光进行焊接的加工，激光脉冲波形在脉冲激光焊接中是一个重要的问题。
当高强度的激光入射至材料的表面时，金属表面会将60%~98%的激光能量反射掉，且反射率随表面温度变化。
因此，不同的金属对于激光的反射率和激光的利用率都不一样，要进行有效的焊接就必须输入不同波形的激光，这样焊缝处的金属组织才能在最佳的方式结晶，形成与基体金属一致的组织，才能形成高质量的焊缝。
国内一般的机器都采用廉价的单波形激光电源，因此，其焊接的柔性较低，难以适应多种模具材料的焊接，并且经常要进行返工，大大浪费了焊接材料的时间，并可能造成模具的报废。
不同的金属材料表面对激光的反射和吸收程度差别很大，而同一束激光对不同的金属会产生不同的焊接效果，并影响其熔深、焊接速度、结晶速度和硬度，因此单一的矩形波焊接并不能解决不同的模具金属焊接的要求。
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For personal use only in study and research; not for commercial use.
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