激光焊接机工艺培训PPT课件
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2、激光平均功率：实际输出的激光功率，大约 等于注入电功率的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。
.
3
激光波形解释
1
脉宽＝5ms 频率＝1000/20=50Hz 峰值功率＝1KW 平均功率＝1×5÷20＝250W
.
21
几种常用波形介绍
模具补焊波形：
.
22
几种常用波形介绍
点焊波形：
.
23
几种常用波形介绍
不锈钢焊接波形：
.
24
几种常用波形介绍
铜铝焊接（补焊）波形：
.
25
几种常用波形介绍
锌材焊接波形：
.
26
注意事项：
1、焊接波形的选择需要根据焊接材料的 相似程度选择，对于合金材料以低熔点的 材料为参考设置波形。
.
11
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：
.
12
波形的影响
由于材料在固态和液态下对激光体现出不同 的吸收率，在固态下反射率较高，而液态下 较低，这意味着如果不改变能量注入的波形， 则随着物质表面状态的变化，吸收的能量变
.
5
在脉冲激光焊中用到的一些名词
脉冲宽度：单个脉冲的时间。
脉冲频率：每秒钟内激光脉冲重复的次数。
点距：相邻两个焊点间的距离。点距越小，焊接 会越慢。画图时注意穿透焊和对接焊两种。
焊接速度：等于频率乘以点距。
.
6
表面对接焊点距说明
.
7
穿透焊点距说明
.
8
以下参数会对脉冲激光焊接造成影响
一、吸收率的影响 二、功率密度的影响 三、波形的影响 四、脉宽的影响 五、离焦量的影响 六、聚焦透镜焦距的影响 七、焊接材料移动速度与出光频率
多，出现气化。
100%
气化
80%
60%
40%
20%
温度太低
0%
0
2
4
6
8
10
12
.
13
波形的影响
一般的，如果不考虑反射率的变化，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%
60%
40%
20% 考虑反射率
0%
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14
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：
激光焊接机工艺培训
深圳海滔
.
1
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。
.
2
在脉冲激光焊中用到的一些名词
1、注入电功率：由激光电源提供给氙灯的电功 率。其值P＝23.7×I3/2。
.
4
在脉冲激光焊中用到的一些名词
激光功率密度：单位面积内的激光功率。等于激 光峰值功率除以光斑面积。用于焊接一般是 104W/cm2 ～105W/cm2级别。
激光脉冲能量：指单个脉冲所输出的能量。由储 能电容容量、电压和氙灯决定。这是一个重要的 指标，在点焊的时候，单点能量的稳定性对焊接
的质量影响很大。
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。
.
17
聚焦镜焦距的影响
从D＝fθ，得知聚焦镜焦距越小，焦点光 斑直径越小，穿透力越强，对高度也越敏 感。
2、达到同样的熔深，有两种方式：增加功率密 度和增加脉宽，增加功率密度可以让输入能量降 低，增加脉宽可以让焊接更加稳定。
3、如热影响范围有要求，则脉宽不能太大。 4、脉宽增大到一定程度后，熔深不会再增加。
.
16
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
2、具体的能量选择需要根据材料的纯度 、厚度来决定，对于精密焊接需要考虑室 内温度、湿度、以及杂质的成分。
Baidu Nhomakorabea
100%
80%
60%
40%
20%
0%
0
0.5
1
1.5
2
2.5
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%
40%
预热
20%
缓冷
0%
0
0.5
1
1.5
2
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3
3.5
4
4.5
.
15
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时需要时间为t1，熔深 为h1，则有: I0 /I1=(t1 / t0)1/2 h1 /h0=(t1 / t0)1/2
.
9
吸收率的影响
1、波长越短，吸收率越高； 2、一般导电性好的材料，反射率都很高； 对YAG激光来说，银的反射率是96％，铝是
92％，铜90％，铂89％，而铁只有60％。 3、温度越高，吸收率越高，呈线性关系。 4、表面涂层的影响，一般涂磷酸盐、碳黑
、石墨等以提高吸收率。
.
10
功率密度的影响
.
18
在一个波形变化周期内
.
19
焊接材料移动速度与出光频率
1、激光光点相对于工件焊点的移动速度 ：F
2、激光焊接机激光器的出光频率：f 能量小的时候用大的速度，高的频率可以
增加产量；但是如果能量大的话可能出现 温度过高、飞溅等状况。 如果能量要求大，熔深要求很深，可以把 速度放慢，频率放低进行焊接。
1、功率密度直接影响表面材料的温升时间， 功率密度越大，温度升得越快。拿不锈钢来 说，当注入功率密度在3.5×104W/cm2的时 候，材料表面会在1ms内被加热到熔点1500 度，而注入功率在6.3×104W/cm2时，材料 表面会在1ms内被加热到沸点2700度。根据 这个资料，我们可以算出来对应WF200， SI600的光纤，100对100的镜头，使不锈 钢表面在1ms内升温到1500度约为20A，升 到2700度约为29A。
.
20
连续穿透焊的一般工艺控制
单点如果背面可以看到轻微变色的痕迹，那 么在连续焊接的时候可以做到比较好的穿透 焊结；
如果背面看到明显的痕迹，甚至可以感觉到 已经穿透，那么，在连续焊接的时候会飞溅 ，甚至出现一条深坑。
具体的要根据实际样品调整焦距和能量大小 以及波形
越薄的材料，所需要的光斑越小，否则就会 出现焊穿的情况。
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。
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3
激光波形解释
1
脉宽＝5ms 频率＝1000/20=50Hz 峰值功率＝1KW 平均功率＝1×5÷20＝250W
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21
几种常用波形介绍
模具补焊波形：
.
22
几种常用波形介绍
点焊波形：
.
23
几种常用波形介绍
不锈钢焊接波形：
.
24
几种常用波形介绍
铜铝焊接（补焊）波形：
.
25
几种常用波形介绍
锌材焊接波形：
.
26
注意事项：
1、焊接波形的选择需要根据焊接材料的 相似程度选择，对于合金材料以低熔点的 材料为参考设置波形。
.
11
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：
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12
波形的影响
由于材料在固态和液态下对激光体现出不同 的吸收率，在固态下反射率较高，而液态下 较低，这意味着如果不改变能量注入的波形， 则随着物质表面状态的变化，吸收的能量变
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5
在脉冲激光焊中用到的一些名词
脉冲宽度：单个脉冲的时间。
脉冲频率：每秒钟内激光脉冲重复的次数。
点距：相邻两个焊点间的距离。点距越小，焊接 会越慢。画图时注意穿透焊和对接焊两种。
焊接速度：等于频率乘以点距。
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6
表面对接焊点距说明
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7
穿透焊点距说明
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8
以下参数会对脉冲激光焊接造成影响
一、吸收率的影响 二、功率密度的影响 三、波形的影响 四、脉宽的影响 五、离焦量的影响 六、聚焦透镜焦距的影响 七、焊接材料移动速度与出光频率
多，出现气化。
100%
气化
80%
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20%
温度太低
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波形的影响
一般的，如果不考虑反射率的变化，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%
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20% 考虑反射率
0%
0
2
4
6
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14
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：
激光焊接机工艺培训
深圳海滔
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1
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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2
在脉冲激光焊中用到的一些名词
1、注入电功率：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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4
在脉冲激光焊中用到的一些名词
激光功率密度：单位面积内的激光功率。等于激 光峰值功率除以光斑面积。用于焊接一般是 104W/cm2 ～105W/cm2级别。
激光脉冲能量：指单个脉冲所输出的能量。由储 能电容容量、电压和氙灯决定。这是一个重要的 指标，在点焊的时候，单点能量的稳定性对焊接
的质量影响很大。
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。
.
17
聚焦镜焦距的影响
从D＝fθ，得知聚焦镜焦距越小，焦点光 斑直径越小，穿透力越强，对高度也越敏 感。
2、达到同样的熔深，有两种方式：增加功率密 度和增加脉宽，增加功率密度可以让输入能量降 低，增加脉宽可以让焊接更加稳定。
3、如热影响范围有要求，则脉宽不能太大。 4、脉宽增大到一定程度后，熔深不会再增加。
.
16
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
2、具体的能量选择需要根据材料的纯度 、厚度来决定，对于精密焊接需要考虑室 内温度、湿度、以及杂质的成分。
Baidu Nhomakorabea
100%
80%
60%
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0.5
1
1.5
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2.5
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
20%
缓冷
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0.5
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15
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时需要时间为t1，熔深 为h1，则有: I0 /I1=(t1 / t0)1/2 h1 /h0=(t1 / t0)1/2
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9
吸收率的影响
1、波长越短，吸收率越高； 2、一般导电性好的材料，反射率都很高； 对YAG激光来说，银的反射率是96％，铝是
92％，铜90％，铂89％，而铁只有60％。 3、温度越高，吸收率越高，呈线性关系。 4、表面涂层的影响，一般涂磷酸盐、碳黑
、石墨等以提高吸收率。
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10
功率密度的影响
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18
在一个波形变化周期内
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19
焊接材料移动速度与出光频率
1、激光光点相对于工件焊点的移动速度 ：F
2、激光焊接机激光器的出光频率：f 能量小的时候用大的速度，高的频率可以
增加产量；但是如果能量大的话可能出现 温度过高、飞溅等状况。 如果能量要求大，熔深要求很深，可以把 速度放慢，频率放低进行焊接。
1、功率密度直接影响表面材料的温升时间， 功率密度越大，温度升得越快。拿不锈钢来 说，当注入功率密度在3.5×104W/cm2的时 候，材料表面会在1ms内被加热到熔点1500 度，而注入功率在6.3×104W/cm2时，材料 表面会在1ms内被加热到沸点2700度。根据 这个资料，我们可以算出来对应WF200， SI600的光纤，100对100的镜头，使不锈 钢表面在1ms内升温到1500度约为20A，升 到2700度约为29A。
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20
连续穿透焊的一般工艺控制
单点如果背面可以看到轻微变色的痕迹，那 么在连续焊接的时候可以做到比较好的穿透 焊结；
如果背面看到明显的痕迹，甚至可以感觉到 已经穿透，那么，在连续焊接的时候会飞溅 ，甚至出现一条深坑。
具体的要根据实际样品调整焦距和能量大小 以及波形
越薄的材料，所需要的光斑越小，否则就会 出现焊穿的情况。