激光焊接的特性
3系铝合金的激光焊接特性详解
3系铝合⾦的激光焊接特性详解作者 / 刘东宇、王锦军上海飞博激光科技有限公司随着汽车⾏业的不断壮⼤，纯电动汽车和燃料电池汽车将共同主导中国新能源汽车市场的未来发展。
电动车轻量化和电池的⼤量使⽤，必然涉及到越来越多的铝合⾦焊接⼯艺。
铝合⾦具有良好的物理、化学和机械性能，是⼯业⽣产中⼀种重要的轻⾦属材料。
⽬前铝合⾦材料的焊接仍然主要以惰性⽓体钨极保护焊和熔化极惰性⽓体保护焊两种传统焊接⼯艺进⾏焊接。
这两种焊接⼯艺焊接速度慢、⽣产效率低，⽽且焊接热输⼊⼤，导致铝合⾦焊接变形较⼤；同时焊接接头处晶粒粗⼤，导致产品质量较差。
⽽激光作为⼀种⾼能量密度的热源，具有较快的焊接速度和较⼩的热输⼊，因此焊接变形⼩，获得的产品质量也较为优异。
下⾯以激光焊接⼯艺来进⾏铝合⾦材料的焊接实验。
实验条件与⽅法实验设备实验采⽤⾼光束质量的飞博激光YDFL-2000-CW-SM（单模，30 µm芯径，M2≈1.6）和YDFL-2000-CW-MM（多模，50 µm芯径，M2≈7）⾼功率连续光纤激光器（⼯作模式为CW，中⼼波长为1080nm），嘉强BW240-4KW光纤激光⾼功率以及具有同轴 CCD 显⽰和照明功能的透射聚焦焊接头（准直聚焦配⽐为100:200），史陶⽐尔TX90六轴机器⼈，JZX91熔深显微镜等。
综合运⽤以上实验设备和⼯具，本⽂将具体对⽐同功率单模和多模两款激光器的焊接效果。
实验材料3系铝合⾦具有优秀的防锈特性，成形性、熔接性、耐蚀性同样良好，其中3003铝合⾦通常⽤于动⼒电池外壳，3A21铝合⾦⽤于微波组件外壳。
本次实验采⽤3003铝合⾦材料进⾏激光焊接测试。
焊接接头采⽤对接的⽅式，将⼯件切割成100 mm×100 mm×2 mm板材进⾏对焊。
3003 铝合⾦标准化学成分表元素Si Mg Fe Cu Mn Zn Ti元素含量0.60.050.70.2 1.0-1.60.10.15实验⽅法在焊接前⽤丙酮溶液超声波清洗器对试样进⾏25分钟的清洗，以清除试样表⾯的油污等杂质。
激光焊接工艺报告PPT —— 秦飞
一.激光加工概述 ⑤适合大件产品的加工； ⑥成本低廉，节省材料。 激光加工工艺：激光加工工艺包括切割、焊接、 表面处理、熔覆、打孔、划线等。不同的材料加 工方式对激光制造系统的激光功率和光束质量的 要求不同。
二.激光焊接技术 1、各种焊接技术及其优缺点 焊接技术简介
目前常用的焊接工艺有： →电弧焊（氩弧焊、手弧焊、埋弧焊、钨极气体保护电弧焊、 等离子弧焊、气体保护焊） →电阻焊 →高能束焊（电子束焊、激光焊） →钎焊 →以电阻热为能源：电渣焊、高频焊 ； →以化学能为焊接能源：气焊、气压焊、爆炸焊； →以机械能为焊接能源：摩擦焊、冷压焊、超声波焊、扩散 焊
（1）接头形式及装配要求 激光焊较多采用的是对接接头和搭接接头。
三.激光焊设备及工艺
（2）填充金属（激光填丝焊） 激光焊适合于自熔焊，一般不填加焊接材料，但有时为 了降低装备精度、改善焊缝成形和提高焊接结构的适应性，也 需填充金属 优点：能改变焊缝化学成分，从而达到控制焊缝组织、 改善成形和提高接头力学性能的目的。在有些情况下，还能提 高焊缝抗结晶裂纹的敏感性。
二.激光焊接技术
各种焊接特性对比
焊接工艺 精度 激光焊
钎焊 电阻焊 氩弧焊 等离子焊 电子束焊
变形 小
一般 大 大 一般 小
热影响 焊缝质量 很小
一般 大 大 一般 小
焊料 无
需要 无 需要 需要 无
使用条件
精密
精糙 精糙 一般 较好 精密
好
一般 一般 一般 一般 好
整体加热 需要电极 需要电极 需要电极 需要真空
二.激光焊接技术
影响激光焊接的主要障碍
（1）目前工业用激光器最大功率为25kW，可焊接的工件 最大厚度约为20mm，比电子束焊小得多 （2）对焊件加工、组装、定位要求较高 （3）高反射性及高导热性材料如铝、铜及其合金等，焊接 性会受激光所改变。 （4）能量转换效率太低，仅为10%-20%，难以焊接反射 率高的金属。 （5）设备昂贵。
激光焊接原理及工艺应用
相干性好： 普通光源上不同点发出的光在不同方向上、不同时间里都是杂乱无章的，经过透镜后也不可能会聚在一点上。 激光与普通光相比则大不相同。因为它的频率很单纯，从激光器发出的光就可以步调一致地向同一方向传播，可以用透镜把它们会聚到一点上，把能量高度集中起来，这就叫相干性高。一台巨脉冲红宝石激光器的亮度可达1015w/cm2·sr，比太阳表面的亮度还高若干倍。方向性强 激光的方向性比现在所有的其他光源都好得多，它几乎是一束平行线。如果把激光发射到月球上去，历经38.4万公里的路程后，也只有一个直径为2km左右的光斑。单色性好： 受激辐射光（激光）是原子在发生受激辐射时释放出来的光，其频率组成范围非常狭窄，通俗一点讲，就是受激辐射光单色性非常好，激光的“颜色”非常的纯（不同颜色，实际就是不同频率）。激光的单色性是实现激光加工的重要因素。我们可以通过简单的物理实验来说明这个问题亮度高
激光器分类
YAG脉冲激光焊接机由于加工精度高，热输入量小，工件变形小，生产效率快，自动化程度高等优点，被广泛应用于IT消费类电子产品的加工制造中
2、激光焊接原理及特性
激光焊接原理
激光焊接原理
激光焊接是利用激光束优异的方向性和高功率密度等特性进行工作，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。
激光焊接的特性
焊接方式
热影响区
热变形
焊缝质量
是否添加焊料
焊接环境
激光焊接
较小
较小
较好
否
无要求
电子束焊
较小
较小
较好
否
真空
等离子弧焊
一般
一般
一般
是
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。
激光焊接技术简介
第二章 激光焊接的根本原理
激光产生的三要素
三要素：鼓励源，工作介质，谐振腔
1.鼓励源 要想把处于低能态的粒子送到高能态去，就得有外力借助
工具来实现。这个过程类似于把水位很低的河水或井水抽 运到水塔上的蓄水池里，必须要有足够功率的水泵作功才 成。同理，要实现粒子数反转，首先必须消耗一定的能量 把大量粒子从低能级“搬运〞到高能级，这种过程在激光理 论上叫做泵浦或鼓励。由于其作用原理和水泵抽水相类似， 所以把能使大量的粒子从低能态抽运到高能态的鼓励装置 通称之为“光泵〞。
第二章 激光焊接的根本原理
三、谐振腔 适宜的工作物质有了，实现粒子数反转的鼓励源有了，
这下子该“激〞出激光了吧!还不行，因为人们在实验中发现 这样虽然可以产生受激辐射，但非常微弱，根本形不成可供人 们使用的激光。这很自然的使人们想到了采用放大的方法来解 决这个问题，于是出现了光学谐振腔。即利用两个面对面的反 射镜，使放大了的光在镜间来回被反射，反复通过镜间的介质 不断再放大，即反响放大。两个反射镜可以是平面，也可以是 球面。
第二章 激光焊接的根本原理
从图上可以看出，凡非腔轴方向的自发辐射，尽管它也可以诱 发激发态上的粒子产生光放大，但因介质体积有限，腔侧面又 是敞开的，终将逸出腔外。所以，产生激光的作用不大。唯独 沿腔轴方向的自发辐射才起作用。每当它碰到镜面时，便被反 射沿原路折回，又重新通过介质不断诱发激发态上的粒子产生 受激辐射光放大。由于受激辐射光在腔镜间往返运行，介质被 反复利用，腔轴方向受激辐射光就越来越强。其中一局部从局 部反射镜端射出，这就是激光；
第二章 激光焊接的根本原理
而其余局部留在腔内继续反响放大以维持不断的向外辐射激 光，如下图。介质内部沿纵轴方向偶然弱小的自发辐射经过 振荡和放大，最终形成强大的激光辐射过程就叫激光振荡放 大。由于光速极快，所以此过程极短。
激光焊的特点及其应用
激光焊的特点及其应用一、激光焊的特点1、优点激光焊是以高能量密度激光束作为热源的熔焊方法。
采用激光焊，不仅生产率高于彳专统的焊接方法，而且焊接质量也得到显著提高。
与一般焊接方法相比，激光焊具有以下特点。
1）聚焦激光束具有很高的功率密度（105~107W∕cm2或更高），加热速度快，具有高深宽比（在穿孔焊接的情况下，焊缝深度与宽度之比可以达到10:1）,焊接速度快特点，可实现深熔焊和高速焊。
激光焊接可以实现电脑或者数位控制，焊接速度相比传统焊接要快3-5倍，可明显提高焊接效率，提升整体制造效率。
2）焊缝平整美观，焊后无需处理或只需简单处理工序，同时焊缝质量高，无气孔，焊后组织可细化，焊缝强度、韧性相当于甚至超过母材金属。
4）激光加热范围小（＜1mm）,在同等功率和焊件厚度条件下，可将热量输入减少到最小所需量，热影响区变化范围小，热传导引起的变形也最低。
5）激光能发射、透射，能在空间传播相当距离而衰减很小，通过光导纤维、棱镜等光学方法弯曲传输、偏转、聚焦，并精确控制，聚焦光点小，可高精度定位，易实现自动化，特别适合于微型零件、难以接近的部位或远距离的焊接。
6）激光在大气中损耗不大，可以穿过玻璃等透明物体，适合于在玻璃制成的密封容器里焊接被合金等剧毒材料，同时激光不受电磁场影响，不存在射线防护，也不需要真空保护。
7）可焊接某些异种材料和一般焊接方法难以焊接的材料，如高熔点金属、非金属材料（如陶瓷、有机玻璃等）、对热输入敏感的材料都可激光焊，且焊后无需热处理。
8）激光焊接技术属于非接触式焊接，焊接方式不同于传统焊接，无需使用电极，对机具的损耗和形变影响非常少，能够将热入量很大限度的降低，降低因热传导产生的不利影响发生率。
2.局限性1）由于光束质量和激光功率的限制，激光束的穿透深度有限，高功率、高光束质量的激光器加工成本高，激光器特别是高功率连续激光器，价格昂贵，目前工业用激光器的最大功率为20kW,可焊接的最大厚度约20mm,比电子束焊小得多。
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。
激光焊接原理与主要工艺参数
1．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。
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 0C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。
2. 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。
只有当工件上的激光功率密度超过阈值（与材料有关），等离子体才会产生，这标志着稳定深熔焊的进行。
激光焊接 原理
激光焊接原理激光焊接是一种高效、精确的焊接方法，它利用激光束的能量将金属材料加热至熔化点以上，然后通过熔融池冷却凝固，从而实现金属材料的连接。
激光焊接具有独特的原理和优势，被广泛应用于各个领域。
激光焊接的原理可以简单概括为：通过激光器产生的高能量激光束，经过透镜聚焦后，集中到焊接区域，使金属材料局部加热，产生高温和高能量密度，使焊接接头区域达到熔化点以上的温度，然后快速冷却凝固。
在焊接过程中，激光束的能量被吸收并转化为热能，使金属材料表面迅速升温，形成熔融池。
通过控制激光束的功率、焦点位置和扫描速度等参数，可以实现对焊接过程的精确控制，从而达到理想的焊接效果。
激光焊接相比传统的焊接方法有许多优势。
首先，激光焊接的热影响区域小，热变形小，能够实现高精度的焊接。
其次，激光焊接速度快，生产效率高，适用于大批量生产。
此外，激光焊接可以焊接各种金属材料，包括高反射性和高导热性的材料，如铝合金和铜合金。
激光焊接还可以实现非接触焊接，减少了金属材料的污染和损坏。
激光焊接的应用十分广泛。
在汽车制造业中，激光焊接被用于焊接车身和发动机等部件，达到高强度和高密封性的要求。
在电子行业中，激光焊接被用于焊接微小的电子元件，实现高精度和高可靠性的连接。
在航空航天领域，激光焊接可用于焊接航空发动机的涡轮叶片和燃烧室等部件，提高飞机的性能和安全性。
此外，激光焊接还被广泛应用于医疗器械、光电子器件、通信设备等领域。
然而，激光焊接也存在一些挑战和限制。
首先，激光焊接设备的成本较高，需要专业的操作技术和维护人员。
其次，激光焊接对工件的表面质量和几何形状要求较高，不适用于一些复杂形状的焊接。
此外，激光焊接过程中产生的高能量激光束会产生辐射和烟尘，对操作人员的安全和健康构成一定威胁。
因此，在激光焊接过程中需要采取相应的安全措施，如戴防护眼镜和呼吸器等。
激光焊接是一种高效、精确的焊接方法，具有许多优势和广泛的应用前景。
随着激光技术的不断发展和创新，激光焊接将在更多领域发挥重要作用，为工业制造和科学研究带来更多的机遇和挑战。
激光焊接光路设计
激光焊接光路设计第一章：激光焊接技术概述1.1 激光焊接的基本原理激光焊接是利用高能激光束对工件进行熔化和连接的技术。
它利用激光的高能特性，通过选择性吸收并转换为热能，实现材料熔化和连接。
1.2 激光焊接的特点与优势激光焊接具有热输入小、热影响区域小、焊缝质量高等特点。
与传统焊接方法相比，激光焊接具有高效、灵活、精确的优势。
1.3 激光焊接光路设计的重要性光路设计是激光焊接技术中至关重要的一环。
合理的光路设计可以提高激光能量的利用率，确保焊接质量和效率。
第二章：激光光源选择与特性分析2.1 激光光源的种类常见的激光光源包括氩离子激光器、半导体激光器、纤维激光器等。
不同类型的激光光源具有不同的特点和适用范围。
2.2 激光光源的参数与特性激光光源的参数对光路设计和焊接效果具有重要影响。
光源功率、波长、激光束质量等参数需要根据具体应用进行选择。
2.3 选择合适的激光光源根据焊接工件的材料、厚度和加工要求等因素，选取适当的激光光源是光路设计的重要环节。
第三章：光学系统设计原理3.1 光学元件的分类与选择光学元件包括透镜、反射镜、光束分束器等。
根据焊接任务要求，选择合适的光学元件进行光线调制和聚焦。
3.2 激光光路的光学元件排列原则光学元件的排列顺序对激光光路的稳定性和焦点调制有重要影响。
按照一定原则进行光学元件的排列，可以优化焊接质量。
3.3 光学系统的光线追迹分析通过光学系统的光线追迹分析，可以了解光线在光学元件中的传输规律，为光路设计提供理论依据。
第四章：光路组件设计与优化4.1 激光传输系统的概念与结构激光传输系统包括激光光源、光纤、光学元件等组件。
合理设计传输系统的结构对提高焊接效率和质量至关重要。
4.2 激光传输系统中的光学元件设计光学元件的设计需要考虑能量损失、光路稳定性以及对焊接效果的影响。
通过光学元件的优化设计，可以提高焊接效率和质量。
4.3 光学元件的优化方法与实例分析根据具体需求，采用光学优化方法进行组件设计和排列，可以提高光学能量传输效率和焊接质量。
激光焊接 原理
激光焊接原理激光焊接原理激光焊接是一种高精度、高效率的焊接方法，广泛应用于工业制造领域。
其原理是利用激光束的高能量密度和聚焦性，将材料加热至熔化点，使其发生熔合。
下面将详细介绍激光焊接的原理及其应用。
一、激光焊接的原理1. 激光的特性激光是一种具有高度聚焦性和单色性的光束，其能量密度高，可在短时间内提供足够的热量使材料熔化。
激光的单色性使其具有较小的光斑直径，从而实现高精度的焊接。
2. 热传导与熔池形成激光束照射到工件表面后，被吸收的能量迅速转化为热能，使工件表面局部区域升温。
热能通过热传导向周围区域传递，使材料迅速达到熔点。
同时，激光束的高能量密度使熔化的材料形成一个熔池，通过熔池的流动和混合，实现焊接。
3. 激光焊接的方式激光焊接可分为传导式焊接和深熔焊接两种方式。
传导式焊接是指激光束透过工件表面，照射到焊缝上方，热量通过热传导实现焊接。
深熔焊接是指激光束直接照射到焊缝上，使其瞬间加热至熔化点，形成深熔池，然后通过熔池的流动实现焊接。
二、激光焊接的应用1. 金属焊接激光焊接广泛应用于金属焊接领域，如汽车制造、航空航天、电子设备制造等。
激光焊接具有热影响区小、焊缝质量高、焊接速度快等优点，能够满足高精度、高强度的金属焊接需求。
2. 塑料焊接激光焊接也可用于塑料焊接。
塑料焊接通常采用透明塑料，激光束透过塑料表面照射到焊接区域，使其迅速加热至熔化点，然后通过熔池的混合实现焊接。
激光焊接可实现高强度的塑料焊接，广泛应用于光学器件、医疗器械等领域。
3. 精密焊接激光焊接由于其高度聚焦性和高能量密度，可实现微小尺寸的焊接。
这使得激光焊接成为精密器件的理想焊接方法，如电子器件、微电子封装等领域。
4. 自动化焊接激光焊接可与机器人技术相结合，实现自动化生产。
激光焊接的高精度和高效率使其成为自动化焊接的重要技术，可广泛应用于汽车制造、电子设备制造等领域，提高生产效率和产品质量。
总结：激光焊接是一种高精度、高效率的焊接方法，其原理基于激光束的高能量密度和聚焦性。
激光焊接原理及工艺应用
激光焊接原理及工艺应用激光焊接是一种利用激光束来加热材料并使其熔化以达到焊接目的的技术。
激光焊接具有高功率密度、高能量浓度、短作用时间、小熔化区、高焊接速度和良好的焊缝质量等优点，因此在现代工业中得到了广泛的应用。
激光焊接的原理是利用激光束的高能量，将其聚焦在待焊接的材料上。
当激光束照射到材料表面时，会被吸收并转化为热能，使材料局部升温至熔点以上。
随后，熔化的材料在激光束的作用下形成焊缝，经过冷却后形成焊接接头。
激光焊接主要有传导传输、深穿透焊和激光钎焊三种工艺应用。
传导传输焊是激光焊接的一种常见工艺应用。
在传导传输焊中，激光束通过传导热传递给焊接材料，使其局部熔化。
这一过程中，激光束主要用于提供热能，焊接所需的压力由其他设备提供。
传导传输焊适用于对焊接材料要求不高，焊接速度较快的材料，如不锈钢和铝合金等。
深穿透焊是激光焊接的另一种重要应用。
在深穿透焊中，激光束的功率密度非常高，能够直接穿透材料并在底部形成小孔。
激光束进一步通过孔内熔化周围材料，使其与基材连结形成焊接接头。
深穿透焊适用于焊接较厚的金属材料，可获得较深的焊缝。
激光钎焊是激光焊接的另外一种应用，主要用于焊接非金属材料。
激光钎焊通过激光束的加热作用，将钎料加热至熔化并与待钎焊的材料融合。
相比传统的焊接方法，激光钎焊具有高精度、高效率的优点，广泛应用于电子元器件、光通信器件等领域。
总之，激光焊接是一种高效、精确的焊接技术。
其原理简单且应用广泛，适用于各种不同材料的焊接需求。
激光焊接的发展将为现代工业的进步和创新提供更多可能性。
激光焊特点及应用
激光焊特点及应用激光焊是一种利用激光束的热能进行焊接的技术。
它具有许多独特的特点和广泛的应用。
以下是对激光焊特点及应用的详细探讨。
一、激光焊的特点：1. 高能量密度：激光束具有高能量密度，可以在很小的区域内集中能量，从而实现快速加热，使焊缝迅速达到熔化温度。
激光焊可以在毫秒级别完成焊接过程，适用于对热影响较小的材料。
2. 高焦点能量：激光束的焦点能量可以调节，这使得激光焊可以适应不同焊接深度的需求。
焦点能量高的激光焊可以实现深度焊接，焦点能量低则适用于表面材料的连接。
3. 热输入小：激光焊在焊接过程中非常快速，热输入较小。
相比之下，传统的电弧焊需要在较长的时间内加热和冷却，因此会更加耗费能量和材料的损耗。
4. 高精度：激光焊的光束可以非常精确地聚焦在焊缝上，具有较小的热影响区，可以实现对细小焊接部位的精确焊接。
5. 无需接触：激光焊是一种非接触式的焊接方法，光束直接作用于焊缝上，不会对焊接部件产生压力和损伤。
6. 自动化程度高：激光焊可以与机器人和自动化设备配合使用，实现自动化生产线，提高生产效率和焊接质量。
二、激光焊的应用：1. 金属焊接：激光焊适用于各种金属材料的焊接。
激光焊可以实现高精度和高速度的金属焊接，广泛应用于汽车制造、航空航天、电子设备等行业。
2. 材料连接：激光焊可以将不同材料的部件进行连接。
例如，将金属和塑料部件进行激光焊接，可以实现高强度的连接和密封。
这在汽车、电子设备、医疗器械等领域都有广泛的应用。
3. 精密器械制造：激光焊可以实现对小型和复杂器械的高精度焊接。
例如，对微电子器件、光学元件等进行焊接，可以保证其高精度和稳定性。
4. 薄板焊接：激光焊在焊接薄板时具有优势。
激光焊可以实现高速焊接和较小的热影响区，避免对薄板材料造成变形和变色。
5. 激光打孔：激光焊还可以应用于激光打孔。
激光束的高能量密度可以快速将材料熔化和挥发，实现高质量的孔洞加工。
总结：激光焊具有高能量密度、高焦点能量、热输入小、高精度、无需接触、自动化程度高等特点。
激光焊接原理与主要工艺参数
1．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。
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 0C 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。
2. 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。
只有当工件上的激光功率密度超过阈值（与材料有关），等离子体才会产生，这标志着稳定深熔焊的进行。
激光焊接技术与应用
2.激光焊接的基本概念
2. 1激光焊接机的主要结构
冰水机 主机
振镜头 工作台
主机内部主要结构介绍
全反射镜
导向激 光
快门
功率监 测
分光镜
YAG激光棒
励 起 灯( 氙灯)
输出镜 光纤
出射头
冷却器
电源
加工物
耦合 筒
2. 2焊接常用的代名词介绍与详解
1. 激光峰值功率：激光在实际出光时的瞬间功率。 2. 激光脉宽：指激光功率维持在一定值时所持续的时间。
与非金属焊接在一起。 (4) 激光焊接装置不需要与被焊接工件接触.激光束可以用光导纤维将其引到难 以 接近的部位进行焊接,还可以反射镜或偏转棱镜将其在任何方向上弯曲或聚焦.激 光 还可以穿过透明材料进行聚焦,因此可以焊接一般难以接近的接头或无法安置的接 焊点,如真空管中电极的焊接。
(5) 激光束不会带来任何磨损,且能长时间稳定工作。 激光焊接的不足主要表现在以下两点: (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 光聚焦后光斑尺寸小,焊缝窄.如工件装配精度或光束定位精度达不到要求,很容易 造成焊接缺陷，如虚焊等。
2. 3激光加工条件参数及影响
激光加工条件参数
• 激光熔接加工条件参数：
➢激光输出功率
➢焦点位置
➢熔接速度
➢加工气体
➢焦点距离
➢ 激光脉冲波形
➢激光输出功率对加工的影 响
• 激光输出功率和熔入 深度几乎成比例关系
• 激光输出功率和焊缝 宽度也有一定比例关系
峰值功率越大﹐熔入深度越深
激光输出功率和熔入深度的关系
适应于塑胶间焊接,能最小化 热 损坏和热变形
能产生气密性的或者真空密封 结构
激光焊讲解
•
激光焊接效果与被加工材料的光学特性、物理特性和机 械特性有关。光学特性：包括材料的反射率、吸收率、透 过率等；物理特性：包括热传导率、热扩散率、密度、比 热、热容量、熔融液粘滞性、汽化温度等；机械特性：机 械加工精度、应力强度、材料可焊性、工件清洁度等。 • 首先在确定加工材料、尤其是两种以上不同的材料进 行焊接加工时，要参考相关文献，确定材料能否被可靠的 焊接（表一列出了不同材料的YAG激光焊接特性，可作为 参考），另外，不同材料对不同激光波长的反射率也不相 同（参见图1），反射率越高，激光焊接越困难。 • 另外，不同材料的物理特性和机械特性也会对焊接 效果产生至关重要的影响。一般来说，在点焊时，热传导 率越大，焊接效果越好；相反，在缝焊时，热传导率越小， 焊接效果越好。需要用户根据不同的应用要求进行合理的 选择。 • 有时，即便是同一种材料如铝，由于铝的纯度及所掺 杂元素的不同，因此有时其材料型号不同，所造成的焊接 效果也不同，甚至相同型号的材料，来料批次不同，焊接 效果也不尽相同；这时，需要用户根据不同的情况，适当 调节激光焊接机的功率波形来改善。
激光焊的原理 特点有哪些
激光焊的原理特点有哪些
激光焊是一种利用激光束在材料表面产生热源，使两个或多个材料件得到局部熔化，通过熔化材料的流动与相互扩散而实现焊接的工艺。
它具有以下特点：
1. 高能量密度：激光束可以聚焦到非常小的焦斑，使能量密度集中在小的区域内，因此可以实现高效的局部熔化。
2. 高速焊接：激光焊接速度快，可达数米/分钟，适用于大批量生产。
3. 焊接热影响小：激光焊接的热输入非常快速，热影响区域小，可以减少对材料的变形和损伤。
4. 高质量焊接：激光焊接具有高精度、高稳定性和高一致性，可以实现高质量的焊接。
5. 适应性广：激光焊接适用于多种材料，包括金属、塑料、玻璃等，且不受材料硬度的限制。
6. 焊缝尺寸小：激光焊接可以实现较小的焊缝尺寸，可用于微焊接和精细加工。
7. 自动化程度高：激光焊接可与机器人等自动化设备相结合，实现高度自动化的生产。
8. 焊接环境要求高：激光焊接对环境要求高，需要在干燥、无尘、无烟尘等环境下进行。
总的来说，激光焊接具有高效、高质量和广泛适应性的特点，被广泛应用于汽车、航空航天、电子器件等领域的焊接工艺中。
4-激光焊接特性(ppt,课件)
一、激光焊接原理
激光焊接的主要特点
特征 高能密度- 匙孔深熔焊 高速焊接 快速启停 大气环境下焊接 无X光辐射 热影响区小 焊接精度高 自动化程度高 激光可以实现分光、分时 大厚板焊接(t>20mm) 焊接高反射率材料 设备成本
描述 大深宽比焊缝、低变形 高效率、降低成本 与弧焊对比 与电子束对比 与电子束对比 可以焊接热敏感材料 适合特殊接头 适合工业化规模生产 适合多工位焊接 与其他方法对比 O 与其他方法相比 X 与其他方法相比 X
Material
Crack
C Si
Mn
高温合金 B2 高
0.12 1.0 1.0
高温合金 C4
0.12 1.0 1.0
Inconel 600
0.08 0.25 0.5
Inconel 718
0.08 -
-
316不锈钢
0.08 1.5-3 2.0
310不锈钢
0.25 1.5 2.0
高温合金 X
0.15
330不锈钢
(电离能)
抗氧 化能
力
氦气 非常好(24.5eV) 好
氩气
氮气 (无 氧)
较差(15.7eV) 较差(15.5eV)
非常 好
好
二氧 化碳
较差(14.4eV)
差
20％
氦
好
＋氩
非常 好
相对 典型流
价格
量
高 适中
20~30 l/min
30~45 l/min
低
30~45
l/min
最低 30~45 l/min
硫、磷含量
含硫量高于0.04%或含磷量高于0.04%的钢激光 焊接时易产生裂纹。
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２１ ０ ０年 １ １月
激 光 焊 接 韵 特 性
徐 国建 ， 王 虹 ， 丽 丽 ， 争 翔 ， 云 龙 ， 唱 杭 常 邢 飞
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从 ＴＨ ． ．Ｍａｍ ｎ等科 学 家们 在 １ ６ ｉａ ９ ０年发 明红 宝石 激 光 和 Ａ． ａ ａ Ｊｖ ｎ等科 学 家们 发 明 Ｈ — ｅ激光 ｅＮ 以来 经 过 讨论 ， 进 工 业 国 家从 ２ 了 十 多年 激光焊接切割及激光焊缝跟踪 先 ０世 纪 ７ ０ 年代开始 出现 了利用激光加工技术的 “ 光产业工业”， 并 随着 时 代 的 发展 大 约 经 历 了 ４ ５年 时 间 ， 规 模 其 越来越 大 。 如美 国 Ｇ 公 司在 １７ 年利用 Ｃ ｚ 例 Ｍ ９１ Ｏ 激 光切 割点 火 线 圈用 绝缘 纸 。 日本 ，９ ３年 光产 业 在 １８ 领 域 的生 产额 约 ４６ ７亿 日元 ，９ ９年 光产 业领 域 ６ １８ 的 生产 额 达 到 了 约 ２兆 ８ ０亿 日元 ，０ ５年 光 产 ６ ２０ 业领 域 的生产额 超过 了 １ ０兆 １元 ， ３ 在经济 泡沫 的不 好 时期 仍 然保 持着 正增 长 的趋 势 。
ｄ ｒ ｇ ｔ ｅ ｌｓ ｒ ｗｅｄ ｎ ｎ ｔ ｓ ｌ ｉ ｇ ｍｅ ｈ ｄ ． ｉ ａｌ ｂ ｅ ｙ ｓ ｍｍａ ｚ ｔ ｅ ｅｏ ｍｅ ｔｐ ｔ ｎ ｉ１ ｈ ｒ ｓ ａ ｃ ｏ ｅ ｅ ａｉ ｎ ｈｐ ｕ ｎ ｈ ａ ｅ ｌ ｉｇ ａ ｄ ｉ ｏ ｖｎ ｔ ｏ ｓ ｎ ｌ ｉ ｓ Ｆ ｙ， ｒ ｆ ｕ ｉｌ ｉ ｒ ｅ ｉ ｄ ｖ ｌｐ ｎ ｏ ｅ ｔ ． ｅ ｅ ｉ ｌ ｓ ｄ ｒｌ ｔ ｓ ｉ ｓ ａＴ ｏ ｂ ｔ ｅ ｎ ｔｅ ｃ ａ ａ ｔｒｓｉｓｏ ｓ ｒ ｌ ｉ ｇ ａ ｄ ｉ ｒ ｃ ｄ ｒ ，ｈ ｒ ｆｒ ｍａ ｔｒ ｄ ｔ ｅ ｃ ａ ａ ｔ ｒ ｔ ｓ ｏ ｓ ｒｗｅｄ ｎ ｅ ｔ ｂ ｉ ｅ ｏ ｄ ｅ ｗ ｅ ｈ ｈ ｒ ｃｅ ｔ ｆｌ ｅ ｄ ｎ ｎ ｔ ｐ ｏ ｅ ｕ ｅ ｔ ｅ ｅｏ ｅ， ｓｅ ｅ ｈ ｈ ｒ ｃｅ ｓｉ ｆ ａ ｅ ｌ ｉｇ， ｓａ ｌ ｈ ｄ ｇ ｏ ｉ ｃ ａ ｗｅ ｓ ｉ ｃ ｌ ｓ ｌｓ ｒ ｌ ｉ ｇ ｐ ｏ ｅ ｓ ｗｅ ｃ ｕ ｄ ａ ｈ ｅ ｅ ａ ｇ ｏ ｌ ｉ ｇ ｑ ａｉ ． ａ ｅ ｄ ｎ ｒ ｃ ｓ ， ｏ ｌ ｃ ｉｖ ｏ ｄ ｗｅｄ ｎ ｕ ｌｔ ｗｅ ｙ ．