激光焊接基本原理讲解-共14页
激光焊接机的原理
激光焊接机的原理作为一种现代化的焊接技术，激光焊接已经在各种行业中被广泛应用。
它的成功离不开它独特的工作原理。
本文将详细解析激光焊接机的工作原理。
一、激光焊接简介激光焊接旨在利用激光束的高聚焦能力，将能量精确地聚焦在一个非常小的区域内，从而使两个物体粘合在一起。
用于激光焊接的激光器非常强大，能够产生高能量密度，使金属表面瞬间熔化。
当激光束在母材中扫过时，会在焊缝地区形成一个熔融坑。
这个熔融坑以非常高的速率冷却，从而形成一个牢固的焊缝，并能够保留所焊接材料的各种有益物理特性。
二、激光焊接机的技术原理1. 激光产生激光焊接机使用激光器发生器产生高强度、高能量的激光束。
激光器发生器中包含一个激光介质，例如Nd：YAG或Nd：YVO4晶体。
在正常条件下，这些晶体中的粒子处于低能量状态，而经过特定的处理后，激发它们并将它们转移到高能量状态。
当这些粒子返回到低能量状态时，它们会放出一种特殊的能量形式——激光束。
2. 激光束激光束是由激光器发生器产生的，它的波长通常在400nm到1064nm之间。
激光束由激光器发生器中的反射镜反射并集中在透镜上，进而形成高密度、高强度的光束。
通过透镜调焦，可以将激光束精密地聚焦到小于0.2mm的焦点。
3. 板材熔化激光束焦点经由对焊件（例如板材）的扫描或自由移动，以产生分化，其功率密度高于材料的熔化点，从而在扫描过程中的瞬间在工件表面形成一定深度的熔池。
通过对激光束、扫描速度和加工监控等核心参数进行控制，可以确保焊缝的深度和宽度。
4. 累积形成焊缝在建造焊缝的过程中，激光焊接机通过缓慢移动激光光束并剥离一层层，逐个建造焊缝的部分。
在光斑运动的时间内，银合金流体持续加入到光斑，因为银是难熔液体，所以从光斑周围的光斑内推动挤压，光束中的盐类,即镁和氯化物溶解到熔体中，保证了光斑和银之间的黏附。
完成焊缝后，光束向其余焊接部分移动，以逐步焊接整个工件。
总之，通过连续控制激光束的位置和强度，利用金属材料迅速熔化并重新凝固，就能快速、准确地完成焊接工作。
激光焊接的基本原理
激光焊接的基本原理嘿，你问激光焊接的基本原理？这事儿咱可得好好唠唠。
激光焊接啊，那可真是个神奇的玩意儿。
它就像个超级厉害的小魔法师，能把两块金属紧紧地粘在一起。
这激光焊接是咋做到的呢？首先呢，得有一台激光焊接机。
这机器就像个大宝贝，里面有个超级厉害的激光发生器。
这激光发生器能发出一束超级亮、超级强的激光束。
就像一道超级厉害的光剑，能穿透好多东西。
然后呢，把要焊接的两块金属放在一起。
这两块金属就像两个好朋友，准备手牵手在一起。
把它们放好位置后，激光束就会照在它们的接缝处。
这时候，激光束的能量可就大了去了。
它能把金属加热到超级高的温度，就像把金属放在火炉里烤一样。
这一加热啊，金属就会熔化。
就像冰块遇到太阳会融化一样。
熔化的金属会变成液态，然后就会流动在一起。
这时候，激光束还在继续照着，让金属保持在高温状态。
这样，液态的金属就能更好地融合在一起。
接着呢，当激光束停止照射后，金属就会开始冷却。
这冷却的过程可快了，就像被凉水浇了一样。
冷却后的金属就会重新变成固态，而且会变得非常坚固。
就像两个好朋友紧紧地握着手，再也分不开了。
而且啊，激光焊接的精度可高了。
它能把两块金属焊接得非常准确，几乎没有缝隙。
就像用胶水粘东西一样，粘得非常牢固。
而且，激光焊接还很快。
它能在很短的时间内完成焊接，比传统的焊接方法快多了。
哎呀，激光焊接的基本原理就是这么奇妙。
它能让两块金属变成一个整体，真是太厉害了。
下次你看到激光焊接的时候，就会知道它是怎么工作的啦。
加油！。
激光焊接原理讲解
激光焊接也是激光技术发展的一种，她在制造业种的应用不亚于激光打标机、激光切割机，今天我们来了解一下的她的基本原理：1.用激光束作为热源的焊接方法。
焊接时，将激光器发射的高功率密度(108～1012 瓦/厘米2 )的激光束聚缩成聚焦光束，用以轰击工件表面，產生热能，熔化工件(见图激光焊示意图)。
2.激光束是具有单一频率的相干光束，在发射中不产生发散，可用透镜聚缩为一定大小的焦点(直径为0.076～0.8毫米)。
小焦点激光束可用于焊接﹑切割和打孔﹔大焦点激光束可用于材料表面热处理。
激光束可利用反射镜任意变换方向，因而能焊接一般焊接方法无法接近的工件部位。
如采用光导纤维引导激光束，则更能增加焊接的灵活性。
激光器分固体激光器和气体激光器。
固体激光器所用材料为红宝石﹑釹玻璃等。
固体激光器输出能量小，约为1～50焦耳，产生脉冲激光，其加热脉冲持续时间极短(小于10毫秒)，因而焊点可小到几十至几百微米，焊接精度高，适于0.5毫米以下厚度的金属箔片的点焊﹑连续点焊或直径0.6毫米以下的金属丝的对接焊，固体激光器广泛用于焊接微型﹑精密﹑排列密集﹑对受热敏感的电子元件和仪器部件。
气体激光器所用材料为二氧化碳或氬离子气等，功率大(15～25000瓦)，可产生连续激光，能进行连续焊接，可焊0.12～12毫米厚的低合金钢﹑不锈钢﹑镍﹑鈦﹑铝等金属及其合金。
小功率二氧化碳激光器还可焊接石英﹑陶瓷﹑玻璃和塑料等非金属材料。
激光焊件质量高，有时超过电子束焊焊件的质量。
激光焊接机，，特别是大功率激光焊接机，成本高，效率甚低，一般只达5～10％，最佳为20％，穿透能力也不及电子束。
但用激光束可在空气中或保护气体中焊接，比电子束焊方便。
激光焊接基本原理讲解
激光焊接基本原理讲解激光焊接是一种高能密度、高速度、高精度的焊接技术，广泛应用于航空航天、汽车制造、电子制造、通信设备等领域。
激光焊接基本原理主要包括光学原理、热传导原理、材料相互作用原理和焊接过程控制原理。
光学原理是激光焊接的基础。
激光是一种特殊的光束，具有单色性、相干性和方向性。
激光器通过电子激发的方式产生一束具有高能量密度的光，然后经过光束整形、光束传输和光束聚焦等步骤，将光束聚焦到焊接接头上，形成一个焦点，使焊接接头处的工件局部加热至熔化或变软状态。
热传导原理是激光焊接中的重要因素。
激光焊接是通过加热工件表面使其熔化，并通过热传导使熔化区域扩散到接缝两侧，实现焊接连接。
当激光束聚焦到焊接接头上时，光能被吸收并转化为热能，工件表面温度迅速升高，超过了金属的熔点，从而使接头处的金属熔化。
然后，由于热传导作用，熔化区域的温度逐渐降低，热量向接头两侧传导，使熔化区域逐渐扩散到接头两侧的工件上，最终形成一道连续的焊缝。
材料相互作用原理是指激光和材料之间的相互作用过程。
激光通过与工件表面相互作用，使金属吸收激光能量并转化为热能，从而引发熔化和变形。
金属在激光束的作用下，表面的氧化物和附着物会蒸发或溶解，使金属表面得到净化。
同时，激光还能通过与金属表面的反射和散射以及与烟雾或气体的相互作用，影响激光束的传输和能量聚焦效果。
焊接过程控制原理是激光焊接的关键。
激光焊接过程中，需要控制激光功率、焦距、焊接速度和焊接时间等参数，以实现理想的焊接效果。
激光功率直接影响焊接接头的熔化和热影响区大小，过高或过低的功率都会影响焊接质量。
焦距决定焦点的位置和焦点大小，过大或过小的焦距都会导致焊接效果不理想。
焊接速度和焊接时间决定了焊缝的宽度和深度，过快或过慢的速度都会对焊接质量产生影响。
综上所述，激光焊接基本原理包括光学原理、热传导原理、材料相互作用原理和焊接过程控制原理。
通过理解和控制这些原理，可以实现高能量密度、高速度和高精度的激光焊接，提高焊接质量和生产效率。
激光焊接原理及工艺应用演示文稿
形成溶解度较大甚至无限互溶的固溶体 ❖异种金属之间的负电性差异是否较大，相差越大，则他们之间的化学亲和力就
越强，就越倾向于生成化合物而不利于形成固溶体，所形成的固溶体溶解度也 就越小，其焊接接头强度也越低
转的物质。它可以是气体，也可以是固体或液体。用二能级的系统来做激活媒质 实现粒子数反转是不可能的。要想获得粒子数反转，必须使用多能级系统。
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三能级结构
• 当粒子受外界能量激励从E1到E3，由于E3能级寿命短，很快转移到E2上，因能级
E2为亚稳态，在E2、E1间实现粒子数反转分布。下能级E1为基态，通常总是积聚着
激光焊接原理及工艺应用演示 文稿
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激光焊接原理及工艺应用
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1、激光原理及特性
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什么是激光?
LASER是英文的“受激辐射光放大”的首字母缩写。
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镭射=激光=LASER
使光源发射激光，而不是发出普通光的关键是发光原子处在高能级的数目比低能级 上的多，这种情况，称为粒子数反转。 但在热平衡条件下，原子几乎都处于最低能级（基态）。因此，如何从技术 上实现粒子数反转则是产生激光的必要条件。这需要利用激活媒质。所谓激 活媒质(也称为放大媒质或放大介质），就是可以使某两个能级间呈现粒子数反
光盘技术的发展大大推动了半导体激光器的发展。 • 液体激光器
常用的是染料激光器，采用有机染料最为工作介质。大多数情况是把有机染料溶于 溶剂中（乙醇、丙酮、水等）中使用，也有以蒸气状态工作的。利用不同染料可获 得不同波长激光（在可见光范围）。染料激光器一般使用激光作泵浦源，例如常用 的有氩离子激光器等。液体激光器工作原理比较复杂。输出波长连续可调，且覆盖 面宽是它的优点，使它也得到广泛应用。
激光焊接机的工作原理讲解
激光焊接机的工作原理讲解
首先，激光器会发射出一束高能量的激光光束。
这个激光光束是由一
束相干光束经过准直、扩束和聚焦透镜等光学器件处理后得到的。
准直、
扩束和聚焦透镜可以调整光束的直径和焦点位置，以满足不同焊接需求。
当激光光束照射到金属材料表面时，它会被吸收并转化为热能。
这个
过程主要依靠激光光束与金属材料的能量吸收系数以及光束的功率来决定。
当光束功率足够高时，金属表面温度会迅速升高。
当金属材料表面温度升高到熔点以上时，材料就会熔化并形成液态区域。
这个液态区域称为熔池。
激光焊接机通过控制激光的功率、焦点位置
和工作速度来控制熔池的形成和大小。
在焊接过程中，激光焊接机通常采用自动焊接模式。
焊接工件通过数
控机床或焊接机械手等设备来控制焊接路径。
激光焊接机会根据预设的焊
接路径，在金属材料上形成一条或多条焊缝。
同时，通过精确控制激光束
的功率和焦点位置，可以实现焊接的深度和质量控制。
总结来说，激光焊接机的工作原理是通过发射高能量激光光束，将光
能转化为金属材料的热能，使其熔化并形成焊缝。
控制光束的功率、焦点
位置和工作速度，可以实现焊接路径的控制和焊接质量的调整。
激光焊接
机具有高效、精确、自动化程度高等优点，广泛用于各种金属材料的焊接。
激光焊接基本原理讲解
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开头字母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,同时提高光的方向性。
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、激光的主要特长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 (波长、频率b 、方向性――激光传播时基本不向外扩散。
c 、相干性――激光的位相 (波峰和波谷很有规律,相干性好。
d 、高输出功率――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。
l 、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。
激光焊的工作原理
激光焊的工作原理
激光焊是一种高能量密度焊接技术，其工作原理基于激光束的聚焦和高能量激光的热效应。
下面是激光焊的工作原理：
激光发射：激光器产生高强度、高能量密度的激光光束。
聚焦：通过透镜或反射镜等光学元件，将激光光束聚焦成一个小的焦点，使能量密度大大增加。
热效应：激光束照射到焊接材料上时，激光能量被吸收，转化为热能。
这会导致焊接材料局部升温。
熔化：焊接材料在高温的激光照射下熔化，并形成一个熔池。
填充和合固：如果需要，可以在熔池中添加填充材料。
当焊接材料冷却时，填充材料和原材料合固在一起，形成焊接接头。
焊缝形成：激光束在焊接材料上移动，焊接材料逐渐熔化和凝固，形成焊缝。
激光焊具有高精度、高速度和小热影响区等优点。
它在工业制造、汽车制造、航空航天等领域得到广泛应用。
由于激光焊具有较高的能量密度，对操作人员和设备的安全要求较高，因此在使用激光焊技术时需要严格遵守安全操作规程。
激光焊接知识集锦讲解
激光焊接知识集锦目录激光焊接基本原理...................................................................................................................... - 2 - 激光焊接概述.............................................................................................................................. - 4 - 激光传感器焊接技术的介绍与发展.......................................................................................... - 6 - 激光焊接技术及其在汽车制造中的应用.................................................................................. - 8 - 激光塑料焊接概述.................................................................................................................... - 13 -激光焊接基本原理一、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）的英语开头字母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。
技能培训之激光焊接的基础知识
何谓激光焊接？首先“激光”是取英文的“Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation（通过受激释放辐射光扩大）”的含义的术语的开头字母而得到的造词。
激光焊接是将作为人造光的激光进行聚光并照射对象物、使金属局部熔融和凝固来接合金属的加工方法。
在钣金加工领域引入激光焊接的情况下，相比于以往加工方法的电弧焊，具有容易抑制热变形、容易管理焊接条件、焊道不明显等优点。
激光焊接的原理激光焊接中，使用激光振荡器产生成为热源的激光，并将其扩大，使用光纤进行传输，首先将光输送至工件附近。
在该阶段需要激光加工头。
激光加工头的内部设置有透镜，将传输来的激光聚光为适合加工的状态。
通过借助透镜对光进行聚光，能够使光能集中于较小的面积，从而能够获得熔化金属的较高能量。
为了防止熔融金属的氧化，通常会一边吹送氩气、氮气等保护气体一边焊接。
激光焊接的种类YAG激光焊接YAG是名为钇铝柘榴石（Yttrium Aluminum Garnet）的晶体，YAG激光器是向YAG晶体照射强光来产生激光。
YAG激光具有金属易于吸收的1064nm的波长，因此能以较少的能量熔融金属，这一点适合激光焊接。
另一方面，为了产生激光，需要使闪光灯闪烁，且因为发热多而需要使用制冷器对振荡器至焊炬进行冷却，因此耗电量大，与所使用的电力相比，用于加工的能量较少，故而也存在焊不透的情况。
冷却水、灯等易耗品的维护成本负担也较大，这也可以说是使用上的一大缺点。
光纤激光焊接光纤激光是使用光纤对所生成的励起光进行扩大和传输的激光，具有金属易吸收的1070nm的波长。
在众多激光中，能量密度特别高，具有容易将光束聚集的特点，对金属能够实现深熔是其一大优点。
与YAG激光相比，具有深熔、运行成本低、几乎没有调整和维护的麻烦和成本等诸多优点，近年来正在加速普及。
虽然光纤激光具有高功率、高效率的特点，但在钣金的手焊中，如果功率过高，会对作业者造成危险，因此制作产品时通常将功率限制在1kW左右。
激光焊接工作原理
激光焊接工作原理
激光焊接是一种将高能量激光束聚焦到焊接接头上，通过瞬间熔化工件表面并使其融合的焊接方法。
其工作原理主要包括以下几个步骤：
1. 激光产生：激光装置通过激光电源提供能量，使激光器中的活性物质（如气体、晶体等）被激发，从而产生激光束。
2. 激光传输：激光束经由光学系统进行准直、聚束和对焦，最终使激光束能量在焊接点上集中。
3. 材料熔化：激光束照射到工件表面时，其高能量激光被吸收并转化为热能。
随着激光束的照射，焊接接头表面的材料迅速加热，达到熔点并熔化。
4. 熔化池形成：在材料熔化的同时，激光束的热量通过传导、对流和辐射传递到周围的区域，形成一个熔化池。
熔化池中的熔化材料可以在激光照射停止后得到冷却和凝固，形成坚固的焊缝。
5. 焊接控制：激光焊接过程中，可以通过控制激光束的功率、焦点位置和照射时间等参数，对焊接质量进行调控和控制。
总的来说，激光焊接工作原理是利用激光束的高能量将焊接接头表面的材料加热至熔点并熔化，形成熔池后迅速冷却固化，最终实现焊接效果。
这种焊接方法具有高能量密度、局部集中、焊缝狭窄等特点，广泛应用于各种金属材料的焊接。
激光焊接工作原理
激光焊接工作原理
激光焊接是利用高能密度的激光束将工件表面局部加热至熔化或汽化温度，使两个工件的接触面或接缝处发生冷却后的凝固结合过程。
其工作原理包括以下几个方面：
1. 光能的聚焦：激光束通过激光器和光学系统进行聚焦，使激光能量聚集到一个较小的焦点上，以增加光子密度和能量密度。
2. 材料吸收能量：激光束照射到工件表面后，会被工件所吸收。
吸收能量的程度取决于材料的吸收系数，即材料对激光的吸收能力。
吸收能量后，工件表面的温度会升高。
3. 热传导：激光束照射到工件表面后，热量会通过热传导方式向周围传递。
热传导速度取决于材料的热导率和热传导路径的长度。
在焊接过程中，传导热量可以使接缝两侧的材料加热至熔化温度。
4. 熔化和混合：当工件表面的温度高到足以使材料熔化时，激光束的能量会使接缝两侧的材料熔化并混合在一起。
这种混合会形成一层熔池，该熔池会随着激光束或工件的移动而沿接缝线逐渐移动。
5. 冷却和凝固：当激光束停止照射时，熔池会逐渐冷却并凝固。
冷却过程中，熔池内的材料会重新固化，并与周围的材料形成焊缝。
凝固结构的性质和焊接质量取决于凝固速率、熔池形状以及材料的特性。
总之，激光焊接利用高能密度的激光束将工件表面局部加热，使材料熔化并形成熔池，冷却后熔池固化形成焊缝，从而实现工件的焊接。
激光焊接技术原理
激光焊接技术原理
激光焊接技术是利用激光束的高能量密度和高准直性进行焊接的一种先进的焊接技术。
它是将高能激光束对焊接接头进行瞬间加热，使焊缝两侧的金属材料迅速熔化，并形成均匀的熔池。
当激光束停止照射后，熔池迅速凝固，形成焊缝。
激光焊接技术具有以下几个基本原理：
1. 焦聚原理：激光束通过透镜或反射镜等光学元件进行聚焦，将光束能量集中在焊接接头上的一个小区域内，形成高能量密度的光斑。
这样可以使焊接接头迅速加热到熔化温度。
2. 吸收原理：金属材料对于激光的吸收能力与其表面的光学特性有关，如光学吸收率、反射率等。
激光束一般选择与焊接金属材料的波长吻合的激光，以提高其在金属表面的吸收率，从而实现高效的能量转换。
3. 反射原理：激光束在金属表面的反射情况对焊接质量有重要影响。
焊接接头表面应保持干净，并且需要适当的焊接角度来减少反射。
同时，适当的选择激光功率和焊接速度可以改善焊接接头表面的反射情况。
4. 池形成与液态传递：激光加热会使焊接接头瞬间熔化，形成液态金属熔池。
熔池会受到激光束和焊接速度等因素的影响，形成不同形状和尺寸的熔池。
激光束的运动和焊接速度会影响熔池的尺寸和形态，并且对接头的焊接质量和力学性能有重要影响。
通过控制激光束的焦距、功率、光斑形状等参数，可以实现对焊接接头的精确控制。
激光焊接技术具有热影响区小、焊接速度快、形变小、熔深大、焊缝质量高等优点，广泛应用于汽车制造、航空航天、电子设备、激光制造等领域。
激光焊接原理讲解
激光焊接是激光材料加工技术应用的重要方面之一，又常称为激光焊机、镭射焊机，按其工作方式常可分为激光模具烧焊机（手动焊接机）、自动激光焊接机、激光点焊机、光纤传输激光焊接机，光焊接是利用高能量的激光脉冲对材料进行微小区域内的局部加热，激光辐射的能量通过热传导向材料的内部扩散，将材料熔化后形成特定熔池以达到焊接的目的。
一、激光焊接的主要特性。
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。
激光焊接原理
激光焊接原理激光焊接是激光与非透明物质相互作用的过程，这个过程表现为反射、吸收、加热、熔化、气化等现象。
(l)光的反射及吸收光束照在清洁磨光的金属表面时，都存在着强烈的反射。
金属对光束的反射能力与它所含的自由电子密度有关，自由电子密度越大，即电导率越大，反射本领越强。
对同一种金属与入射光的波长有关。
波长较长的红外线，主要与金属中的自由电子发生作用，而波长较短的可见光和紫外光除与自由子作用外，还与金属中的束缚电子发生作用，而束缚电子与照射光用的结果则使反射率降低。
总之，对于同一金属，波长越短，反射率越低，吸收率越高。
（2)材料的加热一旦激光光子入射到金属晶体，光子即与电子发生非弹性碰撞，光子将能量传递给电子，使电子由原来的低能级跃到高能级。
与此同时，金属内部的电子问也在不断相互碰撞。
每个电子两次碰撞间的平均时间间隔为10-13s的数量级，因此吸收了光子而处于高能级的电子将在与其他电子的碰撞以及晶格的相互作用中进行能量的传递，光子的能量最终转化为晶格的热振动能，引起材料温升高，改变材料表面及内部温度。
(3)材料的熔化及气化激光焊接时材料达到熔点所需时间为微秒级；脉冲激光焊接时，当材料表面吸收的功率密度为105W/cm2时，达到沸点的典型时间为几毫秒；当功率密度大于106 W/cm2时，被焊材料会产生急剧的蒸发，在连续激光深熔焊接时，正是由于蒸发存在，蒸气压力和蒸气反作用力等能克服熔化金属表面张力功以及液体金属静压力而形成小孔。
小孔类似于黑体，它有助于对光束能量的吸收，显示出“壁聚焦效应”。
由于激光束聚焦后不是平行光束，与FL壁间形成一定的入射角，激光束照射到孔壁上后，经多次反向而达到孔底，最终被完全吸收。
(4)激光作用终止，熔化金属凝固焊接过程中，工件和光束进行相对运动，由于剧烈蒸发产生的强驱动力，使小孔前沿形成的熔化金属沿某一角度得到加速，在小孔的近表面处形成旋涡。
小孔后方液体金属由于传热的作用，温度迅速降低，液体金属很快凝固形成焊缝。
激光焊接原理讲解
激光焊接原理讲解激光焊接是一种利用激光束进行焊接的高能聚焦焊接技术。
它是由一个高功率激光器产生的激光束集中到焊接点上，通过瞬间加热将焊接材料熔化并使其凝固，从而实现焊接的目的。
激光焊接具有高能量密度、高速度、无接触、无污染、精度高等特点，因此在工业生产中被广泛应用。
激光焊接的核心是激光束的产生和聚焦。
激光光束的产生是通过激光器来实现的。
激光器一般采用固态激光器、气体激光器或者半导体激光器。
其中，固态激光器是最常用的激光器之一，它可产生连续激光或者脉冲激光。
激光束的产生需要通过抽运能量实现。
抽运能量一般通过电子束、光束或者化学能量等形式输入到激光材料中，通过受激辐射的过程产生激光。
激光焊接的原理是利用激光束的高能量密度和焦点聚光性质进行加热，在焦点附近产生高温，使焊接件表面瞬间加热到熔点以上，材料熔化形成熔池。
然后，根据不同的需求，可以通过调整激光束的功率和速度来控制熔池的大小和深度。
当熔池达到一定深度后，停止激光束的加热，焊接件冷却固化，从而完成一个焊接过程。
激光焊接的特点是焊接速度快、变形小、焊缝质量高。
激光焊接不需要直接接触焊接件，减少了热变形的可能性，焊缝呈窄且深的形态，提高了焊接质量和强度。
由于激光焊接过程中的能量集中在非常小的区域上，所以它对焊接件的材料要求较高，材料的吸收性、热膨胀和导热性能等需要适合激光加热的要求。
激光焊接的应用非常广泛，特别适用于焊接薄壁材料、高硬度材料、不透明材料、特殊材料和复杂结构等。
目前，激光焊接已经应用于汽车制造、航空航天、电子电器、精密仪器、医疗器械等各个领域。
在汽车制造中，激光焊接替代了传统的点焊和钎焊方法，提高了焊接质量和效率；在航空航天领域，激光焊接能够焊接高强度材料和复杂结构，提高了产品的性能和可靠性。
总之，激光焊接是一种高精度、高效率、高品质的焊接技术，具有广泛的应用前景。
随着激光器技术的不断进步和发展，激光焊接将在各个领域中发挥更重要的作用。
激光焊接机工作原理
激光焊接机工作原理
激光焊接机的工作原理是利用激光束的高能量密度和聚焦性能，将激光能量聚焦在焊接接头上，使接头局部区域受热，并在短时间内熔化或蒸发，从而实现金属材料的连接。
具体工作原理如下：
1. 激光生成：通过激光器（如光纤激光器、半导体激光器等）产生一束高能量的激光束。
2. 激光传输：经过准直透镜和扩束透镜等光学器件的调整，将激光束传输到焊接头所在的位置。
3. 聚焦：激光束经过一个聚焦镜组将光线汇聚到焊接接头上，使焊接接头受到高能量密度的激光束照射。
4. 材料加热：激光束的高能量密度使焊接接头局部区域受热，达到材料熔化或蒸发的温度。
5. 材料熔合：局部区域受热后，金属材料熔化并形成一定的熔池，同时激光束起到搅拌熔池和熔池表面的作用，以获得良好的焊接质量。
6. 冷却：当激光束结束后，焊接接头开始冷却，熔池凝固成为焊缝，实现金属材料的连接。
激光焊接机工作原理的核心是利用激光束的高能量密度和聚焦能力，对金属材料进行加热和熔化，从而实现焊接。
该技术具
有高精度、速度快、变形小等优点，在航空、汽车、电子等行业广泛应用。
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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开头字母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,同时提高光的方向性。
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、激光的主要特长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 (波长、频率b 、方向性――激光传播时基本不向外扩散。
c 、相干性――激光的位相 (波峰和波谷很有规律,相干性好。
d 、高输出功率――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。
l 、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。
D 、不需要填充金属、不需要真空环境 (可在空气中直接进行、不会像电子束那样在空气中产生 X 射线的危险。
E 、与接触焊工艺相比 . 无电极、工具等的磨损消耗。
F 、无加工噪音,对环境无污染。
G 、微小工件也可加工。
此外,还可通过透明材料的壁进行焊接。
H 、可通过光纤实现远距离、普通方法难以达到的部位、多路同时或分时焊接。
I 、很容易改变激光输出焦距及焊点位置。
J 、很容易搭载到自动机、机器人装置上。
K 、对带绝缘层的导体可直接进行焊接,对性能相差较大的异种金属也可焊接。
2、脉冲激光焊接的机理传热溶化焊接是指当激光束照射到材料的表面上时,材料吸收光能而加热熔化。
材料表面层的热以传导方式继续向材料深处传递,直至将两个待焊件的接触面互溶并焊接在一起。
深穿入熔化焊接是指当更大功率密度的激光束照射到材料上时,材料被加工熔化以至气化,产生较大的蒸汽压,在蒸汽的压力的作用下,溶化金属被挤在周围使照射处 (熔池呈现出一个凹坑,随着激光束的继续照射,凹坑越来越深,并穿入到另一个工件中。
激光停止照射后,被排挤在凹坑周围的溶化金属重新流回到凹坑里,凝固后将工件焊接在一起。
这两种激光焊接机理,与功率密度、照射时间、材料性质、焊接方式等因素有关。
当功率密度较低、照射时间较长而焊件较薄时,通常以传热溶化机理为主进行。
反之,则是以深穿入熔化机理为主进行激光焊接技术应用引言激光焊接是激光加工材料加工技术应用的重要方面之一。
70年代主要用于焊接薄壁材料和低速焊接, 焊接过程属于热传导型, 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。
由于激光焊接作为一种高质量、高精度、低变形、高效率和高速度的焊接方法,随着高功率 CO2和高功率的 YAG 激光器以及光纤传输技术的完善、金属钼焊接聚束物镜等的研制成功,使其在机械制造、航空航天、汽车工业、粉末冶金、生物医学微电子行业等领域的应用越来越广。
目前的研究主要集中于 C02激光和 YAG 激光焊接各种金属材料时的理论, 包括激光诱发的等离子体的分光、吸收、散射特性以及激光焊接智能化控制、复合焊接、激光焊接现象及小孔行为、焊接缺陷发生机理与防止方法等,并对镍基耐热合金、铝合金及镁合金的焊接性,焊接现象建模与数值模拟,钢铁材料、铜、铝合金与异种材料的连接,激光接头性能评价等方面做了一定的研究。
一、激光焊接的质量与特点激光焊接原理: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,金属吸收激光转化为热能使金属熔化后冷却结晶形成焊接。
激光焊接的机理有两种:1、热传导焊接当激光照射在材料表面时,一部分激光被反射,一部分被材料吸收,将光能转化为热能而加热熔化,材料表面层的热以热传导的方式继续向材料深处传递,最后将两焊件熔接在一起。
2、激光深熔焊当功率密度比较大的激光束照射到材料表面时,材料吸收光能转化为热能,材料被加热熔化至汽化,产生大量的金属蒸汽,在蒸汽退出表面时产生的反作用力下,使熔化的金属液体向四周排挤,形成凹坑,随着激光的继续照射,凹坑穿人更深,当激光停止照射后,凹坑周边的熔液回流,冷却凝固后将两焊件焊接在—起。
这两种焊接机理根据实际的材料性质和焊接需要来选择, 通过调节激光的各焊接工艺参数得到不同的焊接机理。
这两种方式最基本的区别在于:前者熔池表面保持封闭,而后者熔池则被激光束穿透成孔。
传导焊对系统的扰动较小,因为激光束的辐射没有穿透被焊材料,所以,在传导焊过程中焊缝不易被气体侵入;而深熔焊时,小孔的不断关闭能导致气孔。
传导焊和深熔焊方式也可以在同一焊接过程中相互转换,由传导方式向小孔方式的转变取决于施加于工件的峰值激光能量密度和激光脉冲持续时间。
激光脉冲能量密度的时间依赖性能够使激光焊接在激光与材料相互作用期间由一种焊接方式向另一种方式转变, 即在相互作用过程中焊缝可以先在传导方式下形成,然后再转变为小孔方式。
1、激光焊接的焊缝形状对于大功率深熔焊由于在焊缝熔池处的熔化金属,由于材料的瞬时汽化而形成深穿型的圆孔空腔,随着激光束与工件的相对运动使小孔周边金属不断熔化、流动、封闭、凝固而形成连续焊缝,其焊缝形状深而窄,即具有较大的熔深熔宽比, 在高功率器件焊接时, 深宽比可达 5:l , 最高可达 10:1。
四种焊法在 316不锈钢及DUCOLW30钢上的焊缝截面形状的比较,对比的结论有以下几点:(1激光焊和电子束焊比 TIG 和等离子焊的主要优点相似:焊缝窄、穿透深、焊缝两边平行、热影响区小; (2TIG和等离子焊投资少, 广泛应用了许多年, 经验比较多; (3激光焊和电子束焊在高生产率方面优势大得多。
但电子束焊须在真空室或局部真空中进行。
也可在空气中,但熔透能力比激光焊差; (4激光焊和电子束焊, 焊缝窄且热影响区小,因而变形最小。
2、激光焊接焊缝的组织性能采用大功率激光光束焊接时,因其能量密度极高,被焊工件经受快速加热和冷却的热循环作用,使得焊缝和热影响区区域极窄,其硬度远远高于母材,因此,该区域的塑性相对较低。
为了降低接头区域的硬度,应采取焊接前预热和焊后回火等相应的工艺措施。
激光回火是一种在激光焊后随即采用非聚焦的低能量密度光束对焊道进行多道扫描从而降低焊缝硬度的新工艺。
激光焊接金属及热影响区的组织和硬度是由化学成分和冷却速度决定的。
在激光焊接中,现行焊接工艺一般不需要填充金属。
在这种情况下,焊缝的组织和硬度主要由钢板的化学成分和激光照射条件来决定。
采用填充焊丝的激光焊接由于可以选择任意合金成分的焊丝作为最佳的焊缝过渡合金,因而可以保证两侧母材的联结具有最佳性能。
可以对高熔点、高热导率、物理性质差异较大的异种或同种金属材料进行焊接,可以得到无污染、杂质少的焊缝。
激光焊接加热速度快,焊接熔池迅速冷却,与普通的常规焊接在金相组织上有着很大的区别。
二、激光焊接的应用领域1、制造业应用激光拼焊 (TailoredBlandLaserWelding技术在国外轿车制造中得到广泛的应用,据统计, 2019年全球范围内剪裁坯板激光拼焊生产线超过 100条,年产轿车构件拼焊坯板 7000万件,并继续以较高速度增长。
国内生产的引进车型 Passat , Buick , Audi 等也采用了一些剪裁坯板结构。
日本以 CO2激光焊代替了闪光对焊进行制钢业轧钢卷材的连接,在超薄板焊接的研究,如板厚 100微米以下的箔片,无法熔焊,但通过有特殊输出功率波形的 YAG 激光焊得以成功,显示了激光焊的广阔前途。
日本还在世界上首次成功开发了将 YAG 激光焊用于核反应堆中蒸气发生器细管的维修等,在国内苏宝蓉等还进行了齿轮的激光焊接技术。
2、粉末冶金领域随着科学技术的不断发展,许多工业技术上对材料特殊要求,应用冶铸方法制造的材料已不能满足需要。
由于粉末冶金材料具有特殊的性能和制造优点,在某些领域如汽车、飞机、工具刃具制造业中正在取代传统的冶铸材料, 随着粉末冶金材料的日益发展, 它与其它零件的连接问题显得日益突出, 使粉末冶金材料的应用受到限制。
在八十年代初期,激光焊以其独特的优点进入粉末冶金材料加工领域,为粉末冶金材料的应用开辟了新的前景, 如采用粉末冶金材料连接中常用的钎焊的方法焊接金刚石,由于结合强度低,热影响区宽特别是不能适应高温及强度要求高而引起钎料熔化脱落,采用激光焊接可以提高焊接强度以及耐高温性能。
3、汽车工业20世纪 80年代后期,千瓦级激光成功应用于工业生产,而今激光焊接生产线已大规模出现在汽车制造业, 成为汽车制造业突出的成就之一。
德国奥迪、奔驰、大众、瑞典的沃尔沃等欧洲的汽车制造厂早在 20世纪 80年代就率先采用激光焊接车顶、车身、侧框等钣金焊接, 90年代美国通用、福特和克莱斯勒公司竟相将激光焊接引入汽车制造,尽管起步较晚,但发展很快。
意大利菲亚特在大多数钢板组件的焊接装配中采用了激光焊接,日本的日产、本田和丰田汽车公司在制造车身覆盖件中都使用了激光焊接和切割工艺,高强钢激光焊接装配件因其性能优良在汽车车身制造中使用得越来越多, 根据美国金属市场统计,至 2019年底,激光焊接钢结构的消耗将达到 70000t 比 2019年增加 3倍。
根据汽车工业批量大、自动化程度高的特点,激光焊接设备向大功率、多路式方向发展。
在工艺方面美国 Sandia 国家实验室与 PrattWitney 联合进行在激光焊接过程中添加粉末金属和金属丝的研究, 德国不莱梅应用光束技术研究所在使用激光焊接铝合金车身骨架方面进行了大量的研究,认为在焊缝中添加填充余属有助于消除热裂纹,提高焊接速度,解决公差问题,开发的生产线已在奔驰公司的工厂投入生产。