脉冲激光焊
脉冲激光焊接工艺
100%
气
80%
化 60%
40%
20%
温度 0%
0
2
4
6
8
10
12
太低
波形的影响
一般的，如果考虑反射率的变化，要维持材料 的表面温度不变，则注入能量随时间的变化大 概如下图所示：
100%
80% 考虑反
60%
射率 40%
20% 不考虑
0%
反射率 0
2
4
6
8
10
12
波形的影响
上面的波形都是针对点 焊来说的，而缝焊时一 般采用一个方波即可。 如右图所示：
2、激光平均功率：实际输出的激光功率，大约等 于注入平均电功率的2-3％。我们的机器上是几十 到几百瓦。
3、激光峰值功率：激光在实际出光时的瞬间功率。 由于我们是使用脉冲激光，激光峰值功率等于平 均功率除以占空比。在我们的机器上一般是几个 千瓦的数量级。
激光波形解释
脉宽＝5ms
频率＝
1
1000/20=50Hz
功率密度的影响
2、当注入功率引起的材料温度上升速度小于散 热的速度时，材料温度下降。
3、几种常用材料在1ms内升温到各温度点对应的 功率密度：
连续激光焊和脉冲激光焊有什么区别
连续激光焊和脉冲激光焊有什么区别佛山市富兰激光科技激光焊接机按激光器输出能量方式的不同可分为2种：脉冲激光焊接和连续激光焊接。
下面，佛山市富兰激光就为大家讲解一下这两种之间的区别：脉冲激光焊接：主要用于薄片金属材料的点焊和缝焊，它的焊接过程属于热传导型，就是激光辐射加热工件表面，通过热传导向材料内部扩散，控制激光脉冲的波形、宽度、峰值功率和重复频率等参数，使工件之间形成良好的连接。
脉冲激光焊接最大的优点就是工件整体温升很小，热影响范围小，工件变形小。
连续激光焊接：主要是以光纤激光器或者半导体激光器对工件表面连续加热进行焊接。
一、定义：1、脉冲：如果在激光器中加入调制器，产生一个周期性的损耗，就可以从这么多脉冲中选出一部分输出，就叫脉冲激光器。
简单的说就是脉冲激光器发出的激光是一束一束的。
就是隔一段相同的时间发出的波（电波/光波等等）等机械形式。
脉冲，科技名词，主要指一个物理量在短持续时间内突变后迅速回到其初始状态的过程。
2、连续：激光器一般光在腔内往返一次就输出一次，因为腔长一般在毫米到米的范围，所以每秒能输出很多次，这就叫连续激光器。
简单的说就是连续激光器发出是连续的。
激光泵浦源持续提供能量，长时间地产生激光输出，从而得到连续激光。
二、工作方式：1、脉冲工作方式是指激光的输出是不连续的，每间隔一定时间才工作一次的方式。
2、连续工作方式是指激光输出是连续的，激光器开启后输出是不中断的。
三、输出功率：1、脉冲激光器具有较大输出功率，适合于激光打标、切割、测距等。
2、连续激光的输出功率一般都比较低，适合于要求激光连续工作（如激光通信、激光手术等）的场合。
四、峰值功：1、连续激光一般只能做到百W量级。
2、脉冲激光能做到TW的量级。
脉宽越短，热作用效应越少，精细加工中都是用脉冲激光较多。
富兰激光给大家举一个简单的例子：手电筒（相信大家都很熟悉），一直打开就是连续工作；开了又立刻关掉，发出的就是一个“光脉冲”。
激光焊接技术原理及工艺分析
激光焊接技术原理及工艺分析激光焊接技术是一种利用激光高能密度、高能量流密度和高聚焦能力进行焊接的先进技术。
相比传统的电弧焊接和气体保护焊接，激光焊接具有更高的焊接速度、更小的热影响区和更高的焊接质量。
其原理是利用激光器将功率较高的激光束聚焦到焊缝上，使焊缝处的材料迅速加热并熔化，然后冷却凝固形成焊接接头。
激光焊接技术包括传统连续激光焊接和脉冲激光焊接两种。
传统连续激光焊接是将连续激光束聚焦到焊缝上，通过连续的加热和冷却过程实现焊接。
脉冲激光焊接则是利用脉冲激光束进行焊接，激光脉冲的能量和时间可以根据焊接工件的要求进行调整。
传统连续激光焊接的工艺参数主要包括焦距、聚焦点直径、激光功率和焊接速度等。
焦距决定了激光束在焊缝处的聚焦程度，聚焦点直径决定了激光束的功率密度，激光功率决定了焊接速度，焊接速度决定了焊接质量。
脉冲激光焊接的工艺参数主要包括脉冲能量、脉冲宽度和脉冲频率等，这些参数可以根据焊接工件的要求进行优化。
激光焊接的工艺分析主要包括焊接过程的数值模拟和实验验证。
通过数值模拟可以预测焊接过程中的温度分布、固相扩散、相变和应力变形等物理过程，通过实验验证可以验证数值模拟结果的准确性。
工艺分析的目的是找出最优的焊接工艺参数，以获得最佳的焊接质量和生产效率。
激光焊接技术在汽车制造、航空航天、电子电器和光电子等领域得到了广泛应用。
激光焊接可以实现对薄板、薄壁件和复杂结构的焊接，焊缝质量好，焊接速度快，适用于大批量生产。
激光焊接还可以实现金属与非金属的焊接，如金属与陶瓷、金属与塑料的焊接，这在传统焊接技术中是难以实现的。
激光焊接技术是一种高效、高质量的焊接技术。
通过优化工艺参数和进行工艺分析，可以进一步提高激光焊接的质量和生产效率，推动激光焊接技术的发展和应用。
激光脉冲焊接的工艺参数
激光脉冲焊接的工艺参数一、激光功率激光功率是指激光器输出的光功率，通常用瓦特(W)表示。
激光功率的选择直接影响焊接速度和焊接深度。
较高的激光功率可以提高焊接速度和焊接深度，但同时也会增加能量输入，增加焊缝热影响区的尺寸，从而影响焊缝的形貌和成形质量。
二、脉冲频率脉冲频率指的是激光每秒发射的脉冲数量，以赫兹(Hz)表示。
脉冲频率的选择对焊接形貌和成形质量影响较大。
高脉冲频率可以提高焊接速度和焊接深度，同时减少热输入和焊缝热影响区的尺寸，从而减少热影响和热变形。
三、脉冲宽度脉冲宽度是指激光的脉冲持续时间，通常用毫秒(ms)或微秒(μs)表示。
脉冲宽度的选择对焊接形貌和成形质量也会产生显著影响。
较短的脉冲宽度可以提高焊缝质量，使焊缝表面光滑，减少焊缝熔渣和气孔等缺陷。
四、光斑直径光斑直径是指激光束在焊接件表面的直径，通常用毫米(mm)表示。
光斑直径的选择影响焊接深度和焊缝宽度。
较小的光斑直径可以提高焊接深度和焊缝质量，但同时也会降低焊接速度。
五、焦点位置焦点位置是指激光焦点与焊接件表面的距离，通常用毫米(mm)表示。
焦点位置的选择影响焊接深度和焊缝宽度。
较近的焦点位置可以提高焊接深度和焊缝质量，但需要注意焊接位置和长焦距情况下的激光能量密度损失。
六、激光扫描速度激光扫描速度是指激光束在焊接件表面的移动速度，通常用毫米/秒(mm/s)表示。
激光扫描速度的选择影响焊接速度和焊接质量。
较快的激光扫描速度可以提高焊接速度，但同时也会增加焊缝宽度并可能影响焊接质量。
七、气体保护气体保护是指在焊接过程中通过喷嘴向焊缝区域提供气体保护，常用的保护气体为惰性气体，如氩气。
气体保护的选择影响激光辐照区域的氧气与金属的反应，防止焊缝内部含气并促进焊接质量的提高。
综上所述，激光脉冲焊接的工艺参数包括激光功率、脉冲频率、脉冲宽度、光斑直径、焦点位置、激光扫描速度和气体保护等。
合理选择这些参数，可以实现高效、高质量的激光脉冲焊接。
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。
激光脉冲焊接的工艺参数
激光脉冲焊接的工艺参数
激光脉冲焊接是一种高端的金属加工技术，它可以实现高效、高品质的焊接作业。
以下是激光脉冲焊接的工艺参数的参考内容：
1. 脉冲功率
脉冲功率是激光脉冲焊接的最重要的工艺参数之一。
它的大小直接决定了焊接的深度和速度。
通常情况下，脉冲功率越大，焊接深度越深，速度越快。
但是，过高的脉冲功率也会导致材料过度熔化，从而影响焊接质量。
2. 脉冲时间
脉冲时间是指激光工作时每个脉冲的时间长度。
脉冲时间的长短影响着焊接的深度和宽度。
一般情况下，脉冲时间越长，焊接效果越好，但如果过长，则容易导致过度熔化，影响焊接质量。
3. 频率
频率是指激光脉冲焊接每秒钟输出的脉冲次数。
它决定了焊接的速度和效率，一般情况下，频率越高，焊接速度越快，效率越高。
4. 送丝速度
送丝速度是指焊丝在焊接过程中的进给速度。
它的大小直接影响着焊接质量和效率，通常情况下，送丝速度越快，焊接速度越快，但需要注意的是，送丝速度过快也会导致焊丝抖动和材料过度熔化。
5. 感应气体
感应气体是指在焊接过程中使用的保护气体。
它可以有效地防止氧化和污染，从而提高焊接质量。
常用的保护气体有氩气和氮气，选择哪种保护气体取决于具体的焊接材料和工艺。
以上是激光脉冲焊接的工艺参数的参考内容，这些参数的选择取决于焊接材料、焊接要求和设备参数等因素。
在实际应用中，需要根据具体情况进行调整和优化。
激光焊接技术的工艺与方法
激光焊接技术的工艺与方法激光焊接技术是一种非常重要且广泛应用于工业生产领域的焊接方法。
它利用高能量密度的激光束来加热工件表面，使其达到熔化点，然后通过材料的自身熔化来进行焊接。
激光焊接技术具有高精度、高效率和不受材料性质限制等优点，因此在汽车制造、电子设备、航空航天等领域得到广泛应用。
本文将重点探讨激光焊接技术的一些常见工艺与方法，以及其在实际应用中的一些注意事项。
一、工艺常见方法1.传统激光焊接传统激光焊接是指使用高功率连续波激光进行焊接的方法。
其工作原理是将激光束聚焦到非常小的焦点上，通过光能的聚焦来使工件表面局部熔化，形成焊缝。
该方法适用于焊接厚度较大的工件，具有焊缝宽度窄、焊缝深度大的优点。
然而，由于激光能量密度较高，容易引起工件变形和热裂纹等问题，需要进行严格的控制和预热处理。
2.脉冲激光焊接脉冲激光焊接是指使用高能量脉冲激光进行焊接的方法。
相比传统激光焊接，脉冲激光焊接的能量密度更高，激光束作用时间更短，因此在焊接过程中对工件的热影响较小。
这种方法适用于对焊接过程热输入要求较低的材料，如薄板、精密仪器等。
脉冲激光焊接还可以实现连续拼接焊接和高速激光焊接等特殊要求。
3.深熔激光焊接深熔激光焊接是一种通过在焊接过程中使工件局部熔化并加热至汽化温度，利用金属蒸汽对激光束进行抑制，从而实现深熔焊接的方法。
该方法适用于要求焊缝深度较大的工件，如不锈钢、铝合金等。
在深熔激光焊接过程中，需要控制好激光束的功率和速度，以确保焊缝的质量和形状。
二、实际应用注意事项1.材料选择在激光焊接过程中，不同材料对激光的吸收率和热传导率不同，因此在选择焊接材料时需要考虑其适应激光焊接的特性。
同时还需要考虑材料的熔点、热膨胀系数等参数，以确保焊接质量。
2.焊接参数控制激光焊接的参数包括激光功率、激光束直径、焦距、焊接速度等多个方面。
这些参数的选择和控制直接影响焊缝的质量和性能。
因此，在实际应用中需要通过试验和实践确定最佳的焊接参数。
脉冲激光焊接机安全操作及保养规程
脉冲激光焊接机安全操作及保养规程脉冲激光焊接机是工业生产中常用的一种高精度焊接设备。
随着科技的发展和应用不断扩大，对脉冲激光焊接机的安全操作和保养也越来越重要。
为了确保员工的人身安全和设备的正常运行，制定安全操作规程和保养规程是必不可少的。
本文将以脉冲激光焊接机为例，针对其使用和保养的重点进行详细介绍。
一、安全操作规程1.1 操作环境及人员要求在使用脉冲激光焊接机时，需要保证其操作环境符合以下要求：•无振动：在操作脉冲激光焊接机时，需要保证其周围环境无振动，以避免对机器的干扰或造成设备损坏。
•无光污染：激光焊接机的光线对人体眼部有损伤，因此在操作时必须保证其周围环境没有光污染。
•温度适宜：激光焊接机需要在工作室等环境温度为20°C 左右的情况下操作。
同时，操作人员也需要符合以下条件：•操作人员应经过特殊培训，了解激光焊接机的工作机理、安全操作及常规维护方法。
•在进行操作前，必须戴上防护眼镜，以保护双眼不受激光光线的影响。
•操作人员应佩戴防护服，并避免暴露皮肤。
1.2 操作步骤在进行脉冲激光焊接机的操作前，需要先进行以下步骤：•打开整机的主电源，并在控制面板上对设备进行初始化。
•在控制面板上选择所需的焊接程序，设置好参数。
•把工件放在焊接台上，根据需要进行定位和定量。
进行以上步骤后，可以根据实际需要进行焊接。
在操作过程中需要注意以下事项：•焊接时应尽量避免手部和身体对激光束的直接照射。
•在激光发出前，需要确认周围没有人员或物品。
•在激光发出后，需要等待其完全停止后方可进行机器的任何操作或移动，以避免设备损坏或人身伤害。
•针对焊接面和机器内部的灰尘等进行及时清理，避免对焊接结果造成影响。
1.3 故障排除在操作脉冲激光焊接机时，难免会遇到一些故障。
在出现故障时，应及时进行排查和处理。
以下是一些常见故障及其处理方法：•机器不能开启：首先需要检查电源，确保电源连接稳定；其次需要检查控制面板及其连接线路，确保正常连接。
yag脉冲自动激光焊接机使用说明书
yag脉冲自动激光焊接机使用说明书一、设备简介YAG脉冲自动激光焊接机是一种高效、高质量的焊接设备，它采用脉冲激光技术，具有高精度和高速度的焊接能力。
适用于各种金属材料的精密焊接，广泛应用于电子、通讯、汽车、医疗器械等领域。
二、设备组成YAG脉冲自动激光焊接机主要由以下几部分组成：1、激光器：产生脉冲激光，是焊接机的核心部件。
2、焊接头：将激光传输到焊接区域，通常配备聚焦和光路调整系统。
3、控制系统：控制激光器的脉冲频率、功率、延时等参数，以及工作台的运动轨迹。
4、冷却系统：为激光器和焊接头提供冷却水，确保其正常工作。
5、辅助部件：包括工作台、防护罩、观察窗等。
三、设备安装1、选择合适的工作环境，确保设备放置在平整、稳固的工作台上。
2、连接电源和水管，确保电源稳定，水源充足。
3、按照设备说明和要求进行安装，确保各部件连接牢固。
4、调整工作台位置和高度，以便于放置待焊接工件。
四、操作步骤1、开机：按下电源开关，设备自检后进入正常工作状态。
2、放置工件：将待焊接工件放置在合适的工作台上，确保工件稳定不动。
3、参数设置：根据需要，通过控制系统设置激光脉冲频率、功率、延时等参数。
4、开始焊接：按下焊接按钮，激光器开始输出激光，通过焊接头传输到焊接区域进行焊接。
观察焊接过程，如有异常及时处理。
5、结束焊接：当完成焊接后，设备会自动停止工作。
取出工件并清理工作区域。
6、关机：按下关机按钮，关闭设备电源。
五、参数设置1、激光脉冲频率：根据焊缝长度和材料特性选择合适的频率。
一般而言，频率越高，焊接速度越快，但过高的频率可能导致热影响区扩大。
2、激光脉冲功率：根据焊缝宽度和深度要求选择合适的功率。
功率越高，焊接能力越强，但过高的功率可能导致工件变形或焊缝质量下降。
3、激光脉冲延时：调整激光脉冲的延时时间，以便在合适的时刻触发焊接过程。
根据焊缝形状和位置调整延时参数，可以实现更精确的焊接控制。
4、工作台运动轨迹：根据焊缝形状和工件尺寸设置工作台的移动轨迹。
激光脉冲焊接的工艺参数
激光脉冲焊接的工艺参数
激光脉冲焊接的工艺参数包括以下方面：
1.激光功率：激光功率是影响焊缝质量和焊接速度的重要参数。
激光功率越大，焊接速度越快，但过高的能量会导致焊接后出现裂纹和变形。
2.脉冲宽度：脉冲宽度是指激光发出的一个脉冲持续的时间。
脉冲宽度的选择需要根据所焊接材料的薄厚、材料的特性以及焊接速度等因素综合考虑。
3.重复频率：激光脉冲的重复频率会影响焊接速度和焊缝的质量。
一般来说，重复频率越高，焊接速度越快，但在某些情况下选择过高的频率可能会对焊缝质量产生不利的影响。
4.焦距：焊接时激光聚焦点的位置也是一个重要的参数。
焦点越靠近材料表面，焊接越容易；焦点深入材料内部可提高焊接质量及强度。
5.气体保护：激光焊接过程中需要使用惰性气体进行保护。
常用的惰性气体有氦气、氩气等。
气体的选择需要根据所焊接的材料、焊接环境等因素综合考虑。
气体流量和压力也是需要调整的参数。
6.传动速度：传动速度指激光焊接头沿着材料运动的速度。
传动速度的选择需要根据材料的薄厚、焊缝的要求以及所使用的激光功率等因素综合考虑。
以上是激光脉冲焊接的主要工艺参数，需要根据具体情况进行调整和选择，以达到理想的焊接质量和效果。
激光焊接机的种类【详解】
激光焊接机，又常称为激光焊机、镭射焊机，是激光材料加工用的机器，按其工作方式分为激光模具烧焊机、自动激光焊接机、激光点焊机、光纤传输激光焊接机，激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、按激光器输出能量方式的不同，激光焊接机可分为：脉冲激光焊接和连续激光焊接脉冲激光焊接：主要用于薄片金属材料的点焊和缝焊，它的焊接过程属于热传导型，就是激光辐射加热工件表面，通过热传导向材料内部扩散，控制激光脉冲的波形、宽度、峰值功率和重复频率等参数，使工件之间形成良好的连接。
脉冲激光焊接最大的优点就是工件整体温升很小，热影响范围小，工件变形小。
连续激光焊接：主要是以光纤激光器或者半导体激光器对工件表面连续加热进行焊接。
二、按激光聚焦后光斑功率密度的不同，可分为：热传导型激光焊接、深熔焊热传导型激光焊接：就是激光辐射加热工件表面，表面的热量通过热传导向材料内部扩散，通过控制激光脉冲的波形、宽度、峰值功率和重复频率等参数，使工件熔化，形成特定的熔池。
激光深熔焊接：一般是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极为相似，能量转换机制是通过小孔完成。
在高功率密度激光的照射下，材料蒸发形成小孔，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能量，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。
在光束照射下的壁体材料连续蒸发产生高温蒸汽，孔壁外液体流动形成的壁层表面张力与孔腔内连续产生的蒸汽压力相持并保持动态平衡。
三、按激光器的不同，可分为：灯泵浦、半导体、光纤、YAG光纤传输激光焊接机采用光纤传输激光器，电光转换效率高，焊接速度快；选配CCD摄像监视系统、定位精确、可实时观察焊接过程；聚焦光斑小，可以进行微型焊接；无耗材，免维护，使用寿命超长。
主要用于不锈钢、铝合金、钢、铝、金、银等金属，同材质焊接及异种材质焊接；广泛应用于精密3C数码产品、仪器仪表、医疗器械、五金电器、首饰、厨卫、电子元件、汽车配件、工艺礼品等行业。
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。
脉冲式激光点焊机安全操作及保养规程
脉冲式激光点焊机安全操作及保养规程激光点焊是一种高精度的焊接方法，随着加工工艺的发展，越来越多的企业开始采用脉冲式激光点焊机进行生产，但是，因为操作不当而导致的安全事故时有发生。
为了保障人员的安全，提高设备的使用寿命，制定一套科学的安全操作及保养规程显得尤为重要。
安全操作规程1. 简要介绍•脉冲式激光点焊机是一种高能量密度的焊接设备。
•操作人员需接受相关的安全培训和技能培训。
•操作前需从设备相关图纸和说明书获取必要信息。
•操作人员在作业前需检查设备是否正常工作，确保设备上无闪烁的告警灯。
2. 操作前的准备工作•操作前必须穿工作服和防护鞋。
•操作人员必须清楚地了解设备的工作原理、操作规程、紧急停机装置的使用方法、设备的应急措施等。
•确认设备的工作环境符合要求，设备与其他设备或物品的距离符合安全要求。
•电源接好后，需检查是否接反，以防止设备烧毁。
3. 操作手册•操作手册应详细描述设备的使用方法、机器上的控制面板以及控制面板功能的使用方法等内容。
•操作手册应说明设备需要的工具和建议的焊接参数等。
4. 操作规程•在操作设备时，必须站在操作台的侧面，避免近距离观察激光点焊前的光束。
•操作时只能使用经过检验合格的辅助工具。
使用不当的辅助工具可能造成操作人员或设备损坏。
•在激光点焊前，必须先进行试点，检查点焊的效果和焊接质量是否符合要求。
•点焊完成后，应立即切断电源，离开操作台。
5. 安全防范措施•操作中不得与设备接触，以免在设备工作时造成伤害。
•切勿用裸眼直视激光束，以免对视力造成损伤。
•当设备出现异常情况时，立即停止工作，查找并排除故障。
设备保养规程1. 日常保养•对设备进行定期的清洗和检查。
•定期润滑滑轨和轴承。
•定期检查、紧固各紧固件。
•定期检查电缆和连接器，应注意扭曲、脱落或断裂等情况。
•定期检查光学元件，保持光学元件的清洁和整洁。
2. 维护保养•每半年进行一次大修，进行设备全面检查、清洁和维护。
•每年至少更换一次激光器水冷却液。
脉冲激光焊时输入到工件上的能量
脉冲激光焊时输入到工件上的能量脉冲激光焊是一种精密焊接方式，因其质量高、可控性强而受到广泛应用。
脉冲激光焊时输入到工件上的能量是指由脉冲激光器产生的激光束在焊接部位的表面沉积的能量，这一能量的大小直接影响着焊接部位的热效应。
通常情况下，激光焊接时输入到工件上的能量越大，焊接厚度也就越大，焊接部位本身所受到的热效应也会越强，从而影响焊接质量。
脉冲激光焊接时输入到工件上的能量主要来源于激光器产生的激光束，它由激光器产生的闪光子（即脉冲激光）来提供。
这种脉冲激光的特点是其激光脉冲宽度很短，单个脉冲的能量也很高，这样可以使激光束的能量沉积在工件上的时间很短，从而减少焊接过程中产生的热量。
另外，由于脉冲激光技术的发展，激光器的功率也在不断提高，使脉冲激光焊接技术也越来越成熟。
脉冲激光焊接时输入到工件上的能量主要取决于激光器产生的激光束的能量，即激光束的强度。
激光束的强度取决于激光器的输出功率以及激光的波长，激光器的输出功率是指激光器在单位时间内产生的激光能量，它可以通过改变激光器的输出电流来控制，而激光的波长则决定了激光的效率。
因此，要想调节脉冲激光焊接时输入到工件上的能量，就必须恰当调节激光器的输出功率和激光的波长。
此外，脉冲激光焊接时输入到工件上的能量还受到激光束的聚焦以及工件的反射等因素的影响。
激光束在束腰处的直径越小，其聚焦的能量越大，而工件的反射率越高，焊接部位所受到的能量也会相应增大。
因此，脉冲激光焊接时输入到工件上的能量可以通过改变激光束的聚焦和降低工件的反射率来改变。
总之，脉冲激光焊接时输入到工件上的能量主要取决于激光器的输出功率、激光的波长、激光束的聚焦以及工件反射率等因素，只有通过合理的调节技术参数，才能使脉冲激光焊接时输入到工件上的能量达到最佳状态，从而获得更好的焊接效果。
高能焊教案第1章激光焊第5节工艺和参数
❖ D 穿孔焊：
两片金属重叠一部分，激光束直接照射在上 片金属上，初始激光峰值很高，使光斑中心 蒸发成一个小孔。随后，激光束通过小孔直 接照射下片金属表面，使两片金属熔化而形 成焊缝。焊接时，有少量飞溅，此法适用于 厚片的焊接。
整理课件
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第1章 激光焊接
（脉冲激光焊接）薄片与薄片的焊接方式
（脉冲激光焊接）薄片与薄片的焊接方式
❖ 控制光束能量密度的主要方法有：调整输入能量， 调整光斑大小，改变光斑中的能量分布，改变脉冲 宽度和衰减波的焊接
❖ 2. 反射率 ❖ 反射虑的大小说明了一种波长的光有多少比率的能
量被母材吸收，有多少比率的能量被反射而损失。 大多数金属在激光开始照射的时，能将激光束的大 部分能量反射回去，所以焊接过程开始的瞬间，需 要较高功率的光束，而当金属表面开始熔化和气化 后，其反射率将迅速降低，要相应的降低光束的能 量密度。 ❖ 反射率与以下因素有关： ❖ 温度、激光束的波长、材料的直流电阻率、激光束 的入射角、材料的表面状态等因素。
第1章 激光焊接
第一章： 激光焊接
§ 1.5、激光焊工艺和参数
整理课件
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第1章 激光焊接
激光焊的焊接工艺可以分为两种： ❖ 脉冲激光焊 ❖ 连续激光焊
连续激光焊所使用的焊接设备一般为CO2激光 器。
整理课件
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第1章 激光焊接
5.1 脉冲激光焊概述
❖ 1. 脉冲激光焊特点： 脉冲激光焊与点焊类似，脉冲激光焊加热
整理课件
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第1章 激光焊接
❖ 3. 密封焊接 脉冲激光密封焊接是以单点重叠方式进行的， 其焊点重叠度与密封度有关系。
整理课件
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第1章 激光焊接
❖ 4. 异种金属之间的焊接
脉冲激光焊接工艺
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离焦量的影响
1、激光焦点并不等于聚焦镜的焦点。 2、离焦量＝聚焦镜和工件间的距离－焦
距，为负值时就是负离焦，为正值就是正 离焦。 3、离焦量相同时，负离焦可以获得更大 的熔深，正离焦会得到更好的表面效果。 4、离焦量为0时，焊接对高度最不敏感。 5、采用何种离焦方式，要视具体情况而 定。
波形的影响
上面的波形都是针对点 焊来说的，而缝焊时一 般采用一个方波即可。 如右图所示：
100%
80%
60%
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0
0.5
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对于一些容易裂纹的材 料，则需要在波形上加 一段预热和一段缓冷的 时间，如右图所示：
100%
80%
60%
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预热
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缓冷
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0.5
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脉冲激光焊接工艺
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概述
1、激光焊接是一种新兴的焊接工艺，它 相对各种传统焊接最大的优势就是热影响 范围小，变形小，焊缝精美。
2、脉冲激光焊接一般用于点焊和中小功 率的缝焊，焊接厚度一般不大于1mm。
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在脉冲激光焊中用到的一些名词
1、注入峰值电功率：由激光电源提供给氙灯的 电功率。其值P＝23.7×I3/2。
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3
3.5
4
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脉宽的影响
1、设注入功率为I0时，需要时间t0后表面温度达 到T，熔深为h0，功率为I1时需要t0)1/2 h1 /h0=(t1 / t0)1/2
激光脉冲波形在脉冲激光焊接中的影响
袅激光脉冲波形在脉冲激光焊接中的影响莂激光的脉冲波形：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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脉冲激光焊接光斑尺寸
脉冲激光焊接光斑尺寸
（原创版）
目录
一、脉冲激光焊接概述
二、脉冲激光焊接的光斑尺寸
三、光斑尺寸对焊接效果的影响
四、如何实现精确控制光斑尺寸
五、脉冲激光焊接的应用领域
正文
一、脉冲激光焊接概述
脉冲激光焊接是一种新型的焊接方式，借助激光束的高能量密度，使工件表面快速升温，进而熔化并连接工件。
脉冲激光焊接主要应用于薄壁材料和精密零件的焊接，具有焊接速度快、熔接区域小、焊缝质量高等优点。
二、脉冲激光焊接的光斑尺寸
脉冲激光焊接的光斑尺寸是指激光束在工件表面照射时，形成的光斑直径。
光斑尺寸对于焊接效果具有重要影响，因为它直接影响到焊接区域的热量分布和焊接质量。
三、光斑尺寸对焊接效果的影响
光斑尺寸过大，会导致焊接区域热量分布不均，可能出现焊缝宽度过大、焊缝高度不足等问题，影响焊接质量。
光斑尺寸过小，虽然可以使焊缝宽度和焊缝高度得到较好的控制，但由于热量集中，可能会导致焊接过程中工件熔池不稳定，影响焊缝的质量和成型。
四、如何实现精确控制光斑尺寸
要实现精确控制光斑尺寸，需要从激光源、激光传输系统和焊接设备三个方面入手。
首先，选择适合的激光源，保证激光束的稳定性和能量密度。
其次，设计合理的激光传输系统，减小激光束在传输过程中的损耗和扩散。
最后，通过调整焊接设备的参数，如激光功率、脉冲宽度、重复频率等，实现对光斑尺寸的精确控制。
五、脉冲激光焊接的应用领域
脉冲激光焊接广泛应用于各类薄壁材料和精密零件的焊接，如不锈钢、铁镍合金、铂、铑、钽、铌、钨、钥、铜及铜合金、金、银、硅铝丝等。
脉冲激光焊接光斑尺寸
脉冲激光焊接光斑尺寸
脉冲激光焊接的光斑尺寸是一个重要的参数，它直接影响到焊接的精度和效率。
光斑尺寸通常由以下几个因素决定：
1. 激光器输出特性：激光器的输出特性，包括功率、波长和模式，会影响到光斑的尺寸。
一般来说，更高功率的激光器通常会产生更大的光斑。
2. 焦距：激光束在焊接头部的聚焦位置也会影响到光斑尺寸。
焦距较短通常会导致更小的光斑，而焦距较长则会产生较大的光斑。
3. 光束质量：激光束的质量通常用M²值表示，M²值越低，光斑越容易聚焦成较小的尺寸。
4. 透镜系统：使用的透镜系统和透镜类型也会影响光斑尺寸。
适当选择适合焦距和激光特性的透镜对于控制光斑尺寸至关重要。
5. 焊接材料和要求：焊接材料的类型和要求也会影响光斑尺寸的选择。
某些应用需要更小的光斑以实现高精度焊接，而其他应用可能需要较大的光斑以提高焊接速度。
在实际应用中，光斑尺寸的选择通常需要进行实验和调整，以满足具体焊接任务的要求。
焊接操作员通常会根据焊接材料、焊接速度、焦距和激光器的参数来调整光斑尺寸，以获得最佳的焊接效果。
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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。
金属焊接时，所有的激光能量被金属表面吸收，而在焊接玻璃时，一部分是被玻璃表面吸收，其余部分是被玻璃主体吸收。
塑料焊接是通过促进激光能量在工件界面的吸收，或者通过在两个工件之间使用吸收层或对工件之一进行着色达到优先吸收来进行焊接的。
也许促进激光焊应用拓宽的最重要的方面是采用激光点焊。
激光束聚集形成光点，可以在毫秒时间内加热、熔化和凝固金属，对材料和零件其他部分影响小。
因此激光点焊在机械制造的各个领域中应用不断增加，包括：医疗设备，传感器，电池和微波炉外壳。
随着应用的增加，激光器功率控制能力也有了显著提升，包括闭环反馈和脉冲整形。
随着脉冲激光焊在新的独特领域中的推广应用，对激光脉冲和其对待焊工件的影响的研究分析日益重要。
本文分析了激光脉冲的结构，分析了它对焊缝尺寸、形状、残余应力和缺陷的影响。
2. 激光脉冲工作过程剖析激光脉冲工作过程可以分为三部分：耦合，熔合和冷却。
尽管每一部分的工作时间都在毫秒级，并且每一部分的功能都和其他部分的熔合在一起，但是对三部分功能的理解允许使用者仔细调整脉冲以产生预期效果。
耦合脉冲的典型形状如图1所示。
图1 激光脉冲焊接过程（耦合、熔合和冷却）2.1 耦合对激光束来说，金属和合金不是透明的，打在金属表面的光子不是被吸收就是被反射。
在室温情况下，大多数的金属和合金对激光束具有很高的反射性。
图2所示为一些典型的金属在室温情况下反射率关于激光频率的函数[1]。
因此大部分一开始击中焊缝区域的光子从工件表面被反射回来。
少数被吸收的光子的能量转化为热量，提高了金属表面的局部温度。
随着温度的升高，焊缝表面光子吸收率增加，随后更多的光子被吸收。
吸收率随着温度的提升引起了一连串反应，短时间内几乎所有照射到焊缝表面的光子都被吸收，使得焊接区域达到熔点（如图3所示）。
这种从最开始室温下光子反射到熔融状态大量光子被吸收的转变过程称之为耦合。
图2 室温条件下金属对激光能量的吸收图3 光吸收率随温度的变化曲线耦合有很多影响因素。
耦合可以通过光子密度加速；起始脉冲峰值功率越高，耦合速率越快，因而耦合时间越短。
耦合也受工件表面条件的影响，表面条件可以影响吸收率。
氧化物是激光能量更好的吸收体，因此一层薄薄的氧化层有助于激光焊。
粗糙表面相比于光滑表面，耦合更强；在焊接区域可以通过蚀刻、机械加工或者冲压有意产生粗糙表面。
激光束可以较暗的颜色更好的吸收，因此在工件表面以铅笔划线的方式涂一层石墨可以提升激光束在室温高反射率材料表面的耦合。
耦合也受焊缝几何形状的影响，对接焊缝结构由于具有一个细小的缝隙，可以显著提升耦合效果，因为激光束被强迫进入缝隙，从而产生多重吸收。
2.2 熔合耦合过程一旦形成，脉冲焊的下一个阶段就是建立焊缝熔合区。
如果功率密度较低，光子仅会被表面吸收，产生的热量通过传导进入金属内部，这种焊接称之为热传导焊[2]，如图4所示。
熔合区的金属一旦熔化，一些热量就会通过对流的方式传递到金属内部，通过这样的方式形成的焊缝熔合区较浅呈碗状。
图5所示为典型的激光焊缝截面。
图4 热传导焊和匙孔焊截面（热传导焊宽而浅，缩孔焊窄而深）图5 激光焊横截面功率密度较高时，由于高压等离子体，熔融金属被挖开形成匙孔（图4）。
匙孔的形成允许激光束进入金属的深度更深。
此时光子是在金属表面以下吸收，并具有多重反射机会，从而进一步增加有效吸收。
深熔焊时，焊缝熔深呈锥形，并具有更大的深宽比。
脉冲焊时，在焊接脉冲在每一个脉冲结束关闭的时候，匙孔就会开启。
焊接结束时，熔融金属冷却凝固，导致在匙孔根部高压等离子体残留，引起小孔，如图5(B)所示。
在脉冲焊的第二阶段，控制焊接温度非常重要，在确保能量供应的同时，又要避免焊缝过热。
加热速度过快，焊缝金属会被抛出熔合区，形成飞溅。
焊接温度的控制对高熔点合金，例如不锈钢，来说是非常简单的，因为高熔点合金对YAG激光光子的吸收很强。
铝合金由于其反射率高，熔点低，熔化温度区间窄，要控制温度又避免过热就比较困难。
由于典型的脉冲激光焊持续时间短，为1-10ms范围内，直接测量焊接温度比较困难，因此不得不基于焊接效果对焊接温度进行评估。
2.3 冷却在第二阶段形成的熔融金属被大量固态金属包围，如果在焊缝熔合区形成后突然停止发射激光脉冲，焊缝将会迅速冷却。
实际上，激光脉冲点焊是几种冷却速率最快的焊接方法之一，仅次于电阻点焊。
这么快的冷却速率会导致很多问题，包括残留气孔，残余应力高，裂纹以及焊缝金属硬度过高。
其中一些问题可以通过降低冷却速率来减少。
3. 焊缝尺寸和形状激光脉冲期间产生的焊缝熔合区的尺寸和形状取决于输入功率密度（峰值功率和光斑尺寸），热扩散率，以及焊接持续时间。
焊接持续时间短，峰值功率高，焊缝较深，但会产生大量飞溅。
焊接持续长，峰值功率低，焊缝较浅，飞溅小。
焊缝尺寸（以焊缝表面上测得的焊点直径来表征）会一直变大，直到吸收的热量和散发的热量达到一个稳定的平衡状态[3]。
焊缝熔深（以测得的焊接深度来表征），与峰值功率相关，会迅速的达到稳定状态（如图6所示）。
异种材料焊接时，焊接熔池可能是不对称的，可能是由于热扩散率或者吸收率不同引起的，如图5(C)和5(D)所示。
图6 给定峰值功率下，脉冲持续时间对焊缝熔深和焊斑直径的影响4. 焊接气孔和飞溅可以通过改变脉冲形状来控制一些常见的焊接缺陷，如飞溅、气孔和裂纹，。
焊接飞溅是指从熔合区抛出的熔融液滴，其可以通过降低峰值功率和焊接温度来控制。
但是控制这些参数也会较少熔深。
激光焊气孔的形成有多种原因。
第一，焊接脉冲结束时，匙孔收拢较快。
可以延长冷却时间，以使气孔溢出到表面，但是气孔能否完全溢出取决于焊缝的深度。
当污染物蒸发释放气体也会形成气孔，为了避免这样的气孔，可以采用较长的温度爬坡时间，在熔合区形成之前，烧掉这样的污染物。
如果必要的话，也可以采用一个低能量的预脉冲。
第二，低蒸气压材料的气化形成气孔，比如锌在镀锌和合金化热镀锌钢的气化。
单独的控制脉冲波形很难去除这类气孔，最好是在焊接前去除镀锌层。
气化后形成的气体在熔融金属中具有高溶解度，但在固态金属中溶解性差，因此就会产生气孔。
比如当熔融铝凝固时，氢气体就会释放形成气孔。
氢气孔产生的原因是表面氧化层中含有水分，或者保护气体中含有水蒸气。
5. 焊接裂纹在焊接过程中形成裂纹有三个主要原因：已经存在微观缺陷；残余应力；材料为脆性材料。
微观缺陷存在于几乎所有的焊缝中，并且很难避免。
另外，焊接结构中也存在几何缺陷，引起应力集中，进而产生裂纹。
高应力状态几乎存在所有的焊缝中，特别是冷却速率最高的焊接方法之一的点焊。
此类应力，特别是在脆性材料，如高碳钢，容易形成裂纹。
三维熔融金属中多轴向快速冷却通常会产生非常高的应力，即使在延展性很强的金属中，如铝合金，也会产生冷却裂纹。
冷却应力可以通过在焊接熔合阶段后加入一个较长的冷却过程来减少。
缓冷可以减少硬化钢中的马氏体数。
冷却应力产生的裂纹如图7所示，在焊缝界面出现了穿晶。
焊接应力并不是形成裂纹的唯一原因，冶金问题以及由于零件设计和夹具对焊缝的过渡约束也会产生裂纹。
图7 速冷时裂纹产生位置6. 结论激光焊是一种非接触自动焊接过程，特别适合于点焊。
用于激光焊的激光脉冲可以分为几个阶段，即连接、熔合和冷却。
为了得到没有任何缺陷的焊缝，深入了解每个阶段对焊缝的影响进行极其重要。
参考文献1. Ready, J. F., Industrial Applications of Lasers, New York, Academic Press, 1978.2. Steen, W. M., Laser Material Processing, New York, Springer, 2003.3. Duley, W.W, Laser Welding, New York, John Wiley & Sons, 1998.。