激光焊接ppt课件
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激光焊接技术简介 ppt课件
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激光焊接
特征
激光深熔焊的特征
1) 高的深宽比。因为熔融金属围着圆柱形高温蒸气腔体形成
并延伸向工件，焊缝就变成深而窄。 2) 最小热输入。因为小孔内的温度非常高，熔化过程发生得 极快，输入工件热量很低，热变形和热影响区很小。 3) 高致密性。因为充满高温蒸气的小孔有利于焊接熔池搅 拌和气体逸出，导致生成无气孔的熔透焊缝。焊后高的 冷却速度又易使焊缝组织细微化。 4) 强固焊缝。因为炽热热源和对非金属组分的充分吸收， 降低杂质含量、改变夹杂尺寸和其在熔池中的分布。 焊接过程无需电极或填充焊丝，熔化区受污染少，使得 焊缝强度、韧性至少相当于甚至超过母体金属。 5) 精确控制。因为聚焦光点很小，焊缝可以高精确定位。 激光输出无“惯性”，可在高速下急停和重新起始，用 数控光束移动技术则可焊接复杂工件。 6) 非接触大气焊接过程。因为能量来自光子束，与工件无 物理接触，所以没有外力施加工件。另外，磁和空气对激 ppt课件 光都无影响
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激光焊接
CO2气体 激光器
CO2气体作为工作物质的气体激光器。结构 简单、造价低；操作方便；工作介质均匀， 光束质量好；以及能长时间较稳定地连续工 作的优点。这也是目前品种最多、应用广泛 的一类激光器氦－氖激光器是最常用的一种。
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激光焊接
Nd:YAG 激光器 碟形YAG 激光器
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激光焊接
原理
激光焊熔池示意图
ppt课件 9
激光焊接
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10^4~10^6W/CM^2。 (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。
激光焊接机工艺培训ppt课件
谢谢！
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。
认识到了贫困户贫困的根本原因，才 能开始 对症下 药，然 后药到 病除。 近年来 国家对 扶贫工 作高度 重视， 已经展 开了“ 精准扶 贫”项 目
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
认识到了贫困户贫困的根本原因，才 能开始 对症下 药，然 后药到 病除。 近年来 国家对 扶贫工 作高度 重视， 已经展 开了“ 精准扶 贫”项 目
认识到了贫困户贫困的根本原因，才 能开始 对症下 药，然 后药到 病除。 近年来 国家对 扶贫工 作高度 重视， 已经展 开了“ 精准扶 贫”项 目
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。
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。
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%
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
《激光焊接工艺》课件
硬度检测
对焊缝进行拉伸、弯曲、冲击等试验，检 测其力学性能。
通过硬度计测量焊缝及热影响区的硬度， 判断材料的冶金状态。
焊接质量的控制措施与标准
控制焊接参数
选择合适的激光功率、焊接速度、光斑直径 等参数，确保焊接质量稳定。
控制母材与填充材料
确保母材与填充材料的冶金性能符合要求， 减少杂质与气体含量。
《激光焊接工艺》 ppt课件
THE FIRST LESSON OF THE SCHOOL YEAR
目录CONTENTS
• 激光焊接技术概述 • 激光焊接设备与材料 • 激光焊接工艺参数 • 激光焊接质量检测与控制 • 激光焊接技术的发展趋势与展望
01
激光焊接技术概述
激光焊接技术的定义
激光焊接技术是一种利用高能激光束 照射在材料表面，使材料熔化、冷却 并形成连接的工艺方法。
。
01
激光焊接设备与材 料
激光焊接设备的种类与特点
脉冲激光焊接机
适用于薄板、有色金属的精密焊接，具有能 量集中、热影响区小等特点。
光纤激光焊接机
具有光束质量好、聚焦光斑小、能量密度高 等特点，广泛应用于各种材料的焊接。
连续激光焊接机
适用于厚板、高熔点金属的焊接，具有焊接 速度快、深宽比大等特点。
通过添加填充金属丝，提高焊接质量和效率。
3
激光复合焊接技术
结合激光焊接和电弧焊接的优势，实现高效、高 质量的焊接。
激光焊接技术的未来发展方向
智能化控制
利用先进的传感器和控制系统，实现激光焊接过程的 智能控制。
高能束流加工技术
结合激光、电子束和离子束等高能束流加工技术，提 高加工效率和精度。
新型激光器研发
激光焊接原理及工艺应用培训课件PPT(共 44张)
铝合金与镀金磷铜小片点焊
异种金属焊接
异种金属能否形成优质焊接接头主要取决于被焊金属的物理性能、化学性 能、化学成分和工艺措施，通常从以下几个方面考量：
能否形成固溶体，异种金属在液态及固态下能否互溶，只有能无限互溶时，才 能形成牢固焊接接头，一般只有两者之间的原子半径差小于14%~15%时，才能 形成溶解度较大甚至无限互溶的固溶体
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。
• 跃迁
电子可以通过吸收或释放能量从一个能级跃迁到另一个能级。例如当电子吸收了 一个光子时，它便可能从一个较低的能级跃迁至一个较高的能级。同样地，一个 位于高能级的电子也会通过发射一个光子而跃迁至较低的能级。在这些过程中， 电子释放或吸收的光子能量总是与这两能级的能量差相等。由于光子能量决定了 光的波长，因此，吸收或释放的光具有固定的颜色。
• 固体激光器 一般讲，固体激光器具有器件小、坚固、使用方便、输出功率大的特 点。这种激光器的工作介质是在作为基质材料的晶体或玻璃中均匀掺 入少量激活离子，除了前面介绍用红宝石和玻璃外，常用的还有钇铝 石榴石（YAG）晶体中掺入三价钕离子的激光器
• 气体激光器 具有结构简单、造价低；操作方便；工作介质均匀，光束质量好；以 及能长时间较稳定地连续工作的有点。其中，氦－氖激光器是最常用 的一种。
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
激光焊接的技术PPT课件
用激光的镀锡焊接②
所以用比较低的容量，打多次的是比较好。 左边的条件就是：
０．５ｋｗ－２．５ｍｓ（↑０．５ｍ ｓ）
１５ｐｐｓ－１５ｓｈｏｔ ０．５Ｊ－７．５Ｗ
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焊接表面镀金材料的注意点①
一般来说，激光焊接的时候，把两个样品压下去会得 了强度。两个样品之间的空隙是越少越好。 不过焊接镀金材料的时候，没有空隙的话，气化的镀 金没有逃走的路。会变成强度低下的原因。 所以如果好靠紧的样品焊接结果不好的话，没有压下 去，只有自重的安装或者中间夹了别的东西，设定有 管理的空隙会当解决的方法。
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为了对付难对付的形状①
难对付形状
对付想法
从厚板的焊接
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对厚板打孔
为了对付难对付的形状②
难对付形状
对付想法
线缆和平面板的焊接
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对平面板开了V沟
感谢观看！
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左边的样品： ｔ０．２ｍｍＳｎ镀金Ｃｕ终端＋ｔ ０．７Ｃｕ
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焊接表面镀金材料的注意点②
镀金有“电解镀金”和“没电解镀金”的两种种类。 ※电解就是电气分解，对化合材料通电，让材料发生氧化还原反 应，做了化学分解。
电解镀金的焊接效果时比没有电解的镀金好多了。这个是应为一般来说电解镀金是比无电 解镀金，镀金的厚度比较后。 还是对镀镍来说，电解的镀镍没有磷，无电解的镀镍有磷。所以，电解镀镍的焊接性是好 一些（磷就是一个，飞溅的原因） ※不过电解镀金材料的价格是比没有电解的镀金材料的好几倍。
对接缝焊铁和铜铁合金的导管铜铁合金为了防止裂缝裂缝首先在两个样品的端面打激光把出射头靠近铁打激光lblb为了防止裂缝把出射头靠近合金打激光还有裂缝裂缝没了用激光的镀锡焊接用激光溶化锡的时候如果想只有一次的激光溶化的话锡容易吹跑了
激光焊接ppt课件
3．钎焊
• 钎焊是指用比母材熔点低 的金属材料作为钎料，用 液态钎料润湿母材和填充 工件接口间隙并使其与母 材相互扩散的焊接方法。
• 钎焊变形小，接头光滑美 观，适合于焊接精密、复 杂和由不同材料组成的构 件，如硬质合金刀具和印 刷电路板等。
• 钎焊前对工件必须进行细致加工和严格清洗，除去油污 和过厚的氧化膜，保证接口装配间隙，一般要求在 0.01～ 0.1毫米之间。
小孔效应焊——穿透焊
激光焊的应用
激光焊接应用——汽车制造
汽车制造业发展趋势
激光焊在汽车制造中应用形式
激光拼焊
汽车传动零部件激光焊接
汽车传动零部件激光焊接
• 用激光可以焊 接一些要求强 度高、变形小, 用传统方法无 法焊接的特种 材料的汽车零 部件
激光加工技术在汽车中的应用
激光加工应用——船舶制造
激光焊接的主要缺点
（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，必须确保焊件的最终位置需与
激光束将冲击的焊点对准。 （3）最大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。 （4）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。 （5）当进行中能量至高能量的激光束焊接时，需使用等离
• 熔化极气体保护电弧焊通 常用的保护气体有：氩气 、氦气、CO2气或这些气 体的混合气。
2.电阻焊
• 电阻焊一般是使工件处在 一定电极压力作用下并利 用电流通过工件时所产生 的电阻热将两工件之间的 接触表面熔化而实现连接 的焊接方法。
• 焊接电流大，通电时间短 ，设备昂贵、复杂，生产 率高，因此适于大批量生 产。主要用于焊接厚度小 于3mm的薄板组件。
《激光焊接简介》PPT课件
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激光焊接特性
激光焊接属于熔融焊接，以激光束为能源，冲击在焊件接头上。 激光束可由平面光学元件（如镜子）导引，随后再以反射聚焦元件或
镜片将光束投射在焊缝上。 激光焊接属非接触式焊接，作业过程不需加压，但需使用惰性气体以
电子束焊接具有不用焊条、不 易氧化、工艺重复性好及热变 形量小的优点。
焊接准备时间（主要是抽真空 时间）较长，工件尺寸受真空 室大小限制。电子束焊与电弧 焊相比，主要的特点是焊缝熔 深大、熔宽小、焊缝金属纯度 高。
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4.高能束焊---激光焊接
激光焊是利用大功率相干单色 光子流聚焦而成的激光束为热 源进行的焊接。
熔化极气体保护电弧焊通 常用的保护气体有：氩气、 氦气、CO2气或这些气体的
混合气。
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2.电阻焊
电阻焊一般是使工件处在一定 电极压力作用下并利用电流通 过工件时所产生的电阻热将两 工件之间的接触表面熔化而实 现连接的焊接方法。通常使用 较大的电流。
焊接电流（单相）大（几千至 几万安培），通电时间短（几 周波至几秒），设备昂贵、复 杂，生产率高，因此适于大批 量生产。主要用于焊接厚度小 于3mm的薄板组件。
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激光的产生原理及特性 --------说明为什么可以用于焊接
三要素：激励源，介质，谐振 腔。介质受到激发至高能量状 态，由于受激吸收跃迁光在两 端镜间来回反射，将光波放大， 并获得足够能量而开始发射出 激光。
激光的四性：单色性、相干性、 方向性、高亮度
因而高度集中的激光可以提供 焊接、切割及热处理等功能
激光焊接简介
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摘要幻灯片
各种焊接技术及其优缺点 激光焊接技术 激光焊接的优缺点 激光焊接的工艺参数 激光焊接的发展 激光焊接的应用举例
激光束焊接原理及应用完整版课件
数据分析与优化
利用大数据技术对焊接过程中的数据 进行分析，不断优化焊接参数，提高 焊接质量。
智能预测与维护
通过机器学习等技术预测设备故障， 实现设备的预防性维护，提高设备利 用率。
CHAPTER
激光束焊接质量控制与检测
激光束焊接缺陷与防止措施
01
气孔
02
裂纹
03
咬边
激光束焊接质量检测方法
射线检测
高功率、高效率激光束焊接技术发展
高功率激光器
高效能量转换
复合激光束焊接技术研究与应用
激光-电弧复合焊接
将激光束与电弧复合使用，能够同时利用两者的优势，提高焊接速度和质量。
激光-超声复合焊接
利用超声波的振动效应，能够改善焊接接头的组织和性能，提高焊接质量。
激光束焊接在新能源、环保领域的应用前景
新能源领域
激光束焊接的工艺参数
激光功率
光斑直径
焊接速度
保护气体
CHAPTER
激光束焊接设备与技术
激光束焊接设备的组成
光束传输系统
将激光束从激光器 传输到工作区域。
工作台
承载和移动焊接件 的部分。
激光器
产生并控制激光束 的关键部分。
聚焦系统
将激光束聚焦到所 需直径，以达到焊 接要求。
控制系统
控制整个焊接过程， 包括激光输出、工 作台移动等。
激光束焊接技术能够应用于太阳能电池板、锂离子电池等新能源产品的制造中，实现高质量、高效率的焊接。
环保领域
激光束焊接技术具有无污染、低能耗等优点，在环保领域的应用前景广阔，如环保设备、水处理设备等制造过程 中可采用该技术。
激光束焊接技术的教育与培训展望
专业人才培养
激光焊接基础理论 ppt课件
灯泵浦Nd:YAG体激光器
YAG激光的产生
将几个Nd:YAG棒串联起来可获得高 功率的激光束，每个独立的棒可通过透 镜引导并规则的排列起来。
目前的Nd:YAG激光器系统多达8个腔。
输出4kW功率。
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1kW的脉冲Nd:YAG激光器 21
YAG激光的产生
二极管泵浦YAG激光器 低功率激光器：末端泵浦 高功率激光器：侧向、横向泵浦
高能束焊接的定义
高能束焊接（电子束焊EBW、激光束焊LBW） 是利用高能密度束流作为热源的焊接方法。其能量 密度比TIG或MIG等弧焊方法高一个数量级以上， 通常高于 5×105W/cm2。
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激光束基本特性
单色性好、方向性好、亮度高、相干性好。
1、单色性 激光中单色性最好的是气体激光器产生的激光。
自然光由无数的原子与分子发射，产生波长各不相同的杂乱 光，合成后不能形成整齐有序的大振幅光波。
激光的相位在时间上是保持不变的，合成后能形成相位整齐、 规则有序的大振幅光波。
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激光束特征描述及光束传播定义
一、光束的模式
通常把光波场的空间分布分解为沿传播方向的分布和垂直于传 播方向的横截面内的分布，分别称之为纵模和横模。
2 (z)
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激光束特征描述及光束传播定义
YAG等固体激光器，其光能的空间分布则远为复杂，不能用简单的 数学公式描述。因为固体激光棒不可避免地存在很多缺陷，折射率不 均匀，在光泵作用下受热而产生光程变化和双折射等。
固体激光的光能横向分布
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激光束特征描述及光束传播定义
二、发散角
脉冲宽度：100~500ns，频率：几百~62kHz。
激光焊课件PPT
气体激光器：焊接和切割所用气体激光器大多是
CO2激光器，其工作气体主要成分是CO2、 N2和He气体。 CO2激光器的特点： 输出功率范围大。 能量转换功率大大高于固体激光器。 CO2激光波长为10.6um，属于红外光，它 可在空气中传播很远而衰减很小。
CO2激光器的分类： 根据结构形式可将热加工应用的
一、碳素钢和低合金钢的焊接
1．碳当量超过0.3%时，焊接的难度就会 增加，冷裂敏感性增大，材料在疲劳和低温 条件下的脆断倾向也随之增加。
（1）预热或后热； （2）采用双光束焊接，一束聚焦，另一束
散焦； （3）在保证熔深的条件下，尽量采用较低
的功率和焊接速度。
2．当高碳材料和低碳材料焊接时，采用偏 置焊缝形势有利于限制马氏体的转变，减少 裂纹的产生。
吸收率比碳钢略高。因此，奥氏体不锈钢能 获得比普通碳钢稍微深一点的熔深（约深 5%～10%左右）。 Cr-Ni系不锈钢激光焊时，材料具有很高的 能量吸收率和熔化效率。
激光焊焊接铁素体不锈钢时，焊缝塑性和韧 性比采用其他焊接方法时要高。
不锈钢的激光焊，可用于核电站中不锈钢管、 核燃料包等的焊接，也可用于化工等其他工 业部门。
2.1.1激光焊原理及特点（了解）
一、激光焊的原理
激光是指激光活性物质（工作物质）受到激励，
产生辐射，通过光放大而产生一种单色性好、 方向性强、光亮度高的光束。
激光焊 实质上是激光与非透明物质相互作用的
过程，微观上是一个量子过程，宏观上则表现 为反射、吸收、加热、熔化、汽化等现象。
二、激光焊的特点
采用激光焊接铝及铝合金时，除了能量密度 的问题，还有三个很重要的问题需要解决： 气孔、热裂纹和严重的焊缝不规则性。
铝合金对激光的强烈反射作用，使焊接十分 困难，必须采用高功率的激光器才能进行焊 接。
激光焊接技术PPT课件
为了实现激光密封焊接，对于激光光斑的重复频率
有一定要求，一般要重叠70%以上，因为每一个熔
斑都是材料表面吸收了激光的能量通过热传导向四
周扩散的，所以熔斑断面形状为半球形，如图3.14
所示，为了达到一定厚度的熔深，只有在高重复频
率下才能达到密封焊接精选pp。t课件2021
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图3.14 重复激光脉冲的焊接效果
氮气室上部有透光平板玻璃，允许波长为1064nm 的激光光束射入到焊件的焊缝上，氮气室内充满 氮气，这样被焊接金属零件在加热熔化过程中就 不会氧化，如焊接钢类零件或不锈钢类零件时， 得到的焊缝是闪亮的，密封效果也好。
精选ppt课件2021
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图3.16 氮气室示意
精选ppt课件2021
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在要求高度密封、漏气率很低的工件焊接时，最 好使用氩气，焊接效果会更好，一次焊接密封成 功率高，而且焊缝美观。
于铝合金等材料的焊接，有很明显的改进作用。
精选ppt课件2021
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图3.9 氙灯放电波形
精选ppt课件2021
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当焊接工件以一定速度移动时，激光熔斑相互重 叠，重叠率由工件移动速度和激光重复频率来决 定。这种焊接状态与单脉冲点焊不同，当一个激 光脉冲聚焦的光斑照射到焊缝处时，前一个激光 脉冲已将该处金属材料加热，且前一个光斑照射 的部份金属已呈熔融状态，尚未来得及凝固或者 说未能完全凝固。因而这个激光脉冲到来时，焊 缝处的温度升高，金属的反射率降低，并不需要 前置尖峰脉冲的激光波形。一般可以通过重复的 熔斑对工件实现密封焊接，这是国内外目前使用 最多的激光脉冲波形。
为使焊缝平整光滑，实际焊接时，激光功率在开 始和结束时都设计有渐变过程，启动时激光功率 由小变大到预定值，结束焊接时激光功率由大变 小，焊缝才没有凹坑或斑痕。
激光焊接PPT课件
2020/3/21
激光功率密度是激光焊接的一个关键参数，激光功率密度不 同时材料达到熔点和沸点的时间不同。
两种功率密度下金属表层及底层的温度与时间的关系。
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2020/3/21
材料达到熔化所需的激光功率密度：
Fm
0.885Tm K ktp
材料达到沸点所需的激光功率密度：
Fv
0.885TvK ktp
yag激光焊接机激光波长1064nm激光功率50w100w200w400w激光光束直径5mm6mm7mm8mm最大激光能量25j50j100j180j脉冲宽度0110ms可根据用户要求选定其它脉宽脉冲重复率1200hz可根据用户要求选定其它脉冲重复率激光头尺寸900180180mm1200180180mm供电要求380vac5kva380vac6kva380vac8kva380vac15kva冷却方式闭环水冷焊接头光学传输聚焦还焦距75mm聚焦光斑直径02mm标准工作台电控xy移动台行程150x150mm控制器电脑编程可选附件激光制冷机ccd监视系统7几种激光焊接机的技术参数2520203206激光焊接的应用在工业发达国家激光焊接已在许多工业部门得到应用而汽车是其中最重要的部门最典型的例子是车身覆盖件剪裁激光拼焊
3
3、激光焊接技术概述
2020/3/21
激光焊接是以高功率聚焦激光束为热源，熔化材料形 成焊接接头的高精度高效率焊接方法。
激光焊接的应用始于1964年，但早期仅限于用小功 率脉冲固体激光器进行薄小零件的焊接。70年代以来， 随着千瓦级大功率CO2激光器的出现，激光深熔焊得到 了迅速的发展。激光焊接的厚度已从零点几毫米提高到 50mm，已应用于汽车、钢铁、航空、原子能、电气电 子等重要工l部门。目前在世界各国激光加工的应用领域 中，激光焊接的应用仅次于激光切割，约占20.9％。
激光功率密度是激光焊接的一个关键参数，激光功率密度不 同时材料达到熔点和沸点的时间不同。
两种功率密度下金属表层及底层的温度与时间的关系。
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材料达到熔化所需的激光功率密度：
Fm
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材料达到沸点所需的激光功率密度：
Fv
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yag激光焊接机激光波长1064nm激光功率50w100w200w400w激光光束直径5mm6mm7mm8mm最大激光能量25j50j100j180j脉冲宽度0110ms可根据用户要求选定其它脉宽脉冲重复率1200hz可根据用户要求选定其它脉冲重复率激光头尺寸900180180mm1200180180mm供电要求380vac5kva380vac6kva380vac8kva380vac15kva冷却方式闭环水冷焊接头光学传输聚焦还焦距75mm聚焦光斑直径02mm标准工作台电控xy移动台行程150x150mm控制器电脑编程可选附件激光制冷机ccd监视系统7几种激光焊接机的技术参数2520203206激光焊接的应用在工业发达国家激光焊接已在许多工业部门得到应用而汽车是其中最重要的部门最典型的例子是车身覆盖件剪裁激光拼焊
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3、激光焊接技术概述
2020/3/21
激光焊接是以高功率聚焦激光束为热源，熔化材料形 成焊接接头的高精度高效率焊接方法。
激光焊接的应用始于1964年，但早期仅限于用小功 率脉冲固体激光器进行薄小零件的焊接。70年代以来， 随着千瓦级大功率CO2激光器的出现，激光深熔焊得到 了迅速的发展。激光焊接的厚度已从零点几毫米提高到 50mm，已应用于汽车、钢铁、航空、原子能、电气电 子等重要工l部门。目前在世界各国激光加工的应用领域 中，激光焊接的应用仅次于激光切割，约占20.9％。
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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激光焊
目录
• 各种焊接技术及其优缺点 • 激光焊接技术 • 激光焊接的优缺点 • 激光焊接的工艺参数 • 激光焊接的发展 • 激光焊接的应用举例
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
各种焊接特性对比
1.电弧焊
• 绝大部分电弧焊是以 电极与工件之间燃烧 的电弧作热源。在形 成接头时，可以采用 也可以不采用填充金 属。
• 熔化极电弧焊，诸如 手弧焊、埋弧焊、气 体保护电弧焊、管状 焊丝电弧焊等；
• 不熔化极电弧焊，诸 如钨极氩弧焊、等离 子弧焊等。
电弧焊---埋弧焊
• 埋弧焊（含埋弧堆焊 及电渣堆焊等）是一 种电弧在焊剂层下燃 烧进行焊接的方法。
• 稳定性、发热量和温度都 高于一般电弧，具有较大 的熔透力和焊接速度。
• 形成等离子弧的气体和它 周围的保护气体一般用氩 。
电弧焊---熔化极气体保护焊
• 采用可熔化的焊丝与焊件 之间的电弧作为热源来熔 化焊丝与母材金属，并向 焊接区输送保护气体，使 电弧、熔化的焊丝、熔池 及附近的母材金属免受周 围空气的有害作用。
激光的产生原理及特性 --------说明为什么可以用于焊接
• 三要素：激励源，介质，谐振 腔。介质受到激发至高能量状 态，由于受激吸收跃迁光在两 端镜间来回反射，将光波放大， 并获得足够能量而开始发射出 激光。
• 激光的四性：单色性、相干性、 方向性、高亮度
• 因而高度集中的激光可以提供 焊接、切割及热处理等功能
（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。
激光焊接的主要优点
• 焊接准备时间（主要是抽真空 时间）较长，工件尺寸受真空 室大小限制。电子束焊与电弧 焊相比，主要的特点是焊缝熔 深大、熔宽小、焊缝金属纯度 高。
4.高能束焊---激光焊接
• 激光焊是利用大功率相干单色 光子流聚焦而成的激光束为热 源进行的焊接。
• 这种焊接方法通常有连续功率 激光焊和脉冲功率激光焊。
3．钎焊
• 钎焊是指用比母材熔点低 的金属材料作为钎料，用 液态钎料润湿母材和填充 工件接口间隙并使其与母 材相互扩散的焊接方法。
• 钎焊变形小，接头光滑美 观，适合于焊接精密、复 杂和由不同材料组成的构 件，如硬质合金刀具和印 刷电路板等。
• 钎焊前对工件必须进行细致加工和严格清洗，除去油污 和过厚的氧化膜，保证接口装配间隙，一般要求在 0.01～ 0.1毫米之间。
4．高能束焊---电子束焊
• 电子束焊接的基本原理是电子 枪中的阴极由于直接或间接加 热而发射电子，该电子在高压 静电场的加速下再通过电磁场 的聚焦就可以形成能量密度极 高的电子束，用此电子束去轰 击工件，巨大的动能转化为热 能，使焊接处工件熔化，形成 熔池，从而实现对工件的焊接 。
• 电子束焊接具有不用焊条、不 易氧化、工艺重复性好及热变 形量小的优点。
• 由于激光焊接具有能量密度高、变形小、热影响区窄、焊 接速度高、易实现自动控制、无后续加工的优点，近年来 正成为金属材料加工与制造的重要手段，越来越广泛地应 用在汽车、航空航天、国防工业、造船、海洋工程、核电 设备等领域，所涉及的材料涵盖了几乎所有的金属材料。
• 虽然与传统的焊接方法相比，激光焊接尚存在设备昂贵， 一次性投资大，技术要求高的问题，使得激光焊接在我国 的工业应用还相当有限，但激光焊接生产效率高和易实现 自动控制的特点使其非常1）可将入热量降到最低的需要量，热影响区金相变化范 围小，且因热传导所导致的变形亦最低。
（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最低。
• 熔化极气体保护电弧焊通 常用的保护气体有：氩气 、氦气、CO2气或这些气 体的混合气。
2.电阻焊
• 电阻焊一般是使工件处在 一定电极压力作用下并利 用电流通过工件时所产生 的电阻热将两工件之间的 接触表面熔化而实现连接 的焊接方法。
• 焊接电流大，通电时间短 ，设备昂贵、复杂，生产 率高，因此适于大批量生 产。主要用于焊接厚度小 于3mm的薄板组件。
激光加工技术概述
激光加工技术概述
为什么要采用激光
激光加工技术概述
激光加工技术概述
激光加工技术概述
激光加工技术概述
表面改性处理
激光表面涂敷处理
激光加工技术概述
激光表面雕刻
激光加工技术概述
激 光 表 面 雕 刻 技 术
激 光 表 面 雕 刻 技 术
各种激光加工方法应用比例
激光焊接的特点
• 激光焊优点是不需要在真空中 进行，缺点则是穿透力不如电 子束焊强。激光焊时能进行精 确的能量控制，因而可以实现 精密微型器件的焊接。
• 它能应用于很多金属，特别是 能解决一些难焊金属及异种金 属的焊接。
激光焊接原理
引言
• 激光焊接从上世纪60年代激光器诞生不久就开始了研究， 从开始的薄小零件或器件的焊接到目前大功率激光焊接在 工业生产中的大量的应用，经历了近40年的发展。
• 焊接质量稳定、焊接 生产率高、无弧光及 烟尘很少等优点，使 其成为压力容器、管 段制造、箱型梁柱等 重要钢结构制作中的 主要焊接方法。
电弧焊---等离子焊
• 等离子弧焊是利用等离子 弧作为热源的焊接方法。 气体由电弧加热产生电离 ，在高速通过水冷喷嘴时 受到压缩，增大能量密度 和电离度，形成等离子弧 。
目录
• 各种焊接技术及其优缺点 • 激光焊接技术 • 激光焊接的优缺点 • 激光焊接的工艺参数 • 激光焊接的发展 • 激光焊接的应用举例
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
各种焊接特性对比
1.电弧焊
• 绝大部分电弧焊是以 电极与工件之间燃烧 的电弧作热源。在形 成接头时，可以采用 也可以不采用填充金 属。
• 熔化极电弧焊，诸如 手弧焊、埋弧焊、气 体保护电弧焊、管状 焊丝电弧焊等；
• 不熔化极电弧焊，诸 如钨极氩弧焊、等离 子弧焊等。
电弧焊---埋弧焊
• 埋弧焊（含埋弧堆焊 及电渣堆焊等）是一 种电弧在焊剂层下燃 烧进行焊接的方法。
• 稳定性、发热量和温度都 高于一般电弧，具有较大 的熔透力和焊接速度。
• 形成等离子弧的气体和它 周围的保护气体一般用氩 。
电弧焊---熔化极气体保护焊
• 采用可熔化的焊丝与焊件 之间的电弧作为热源来熔 化焊丝与母材金属，并向 焊接区输送保护气体，使 电弧、熔化的焊丝、熔池 及附近的母材金属免受周 围空气的有害作用。
激光的产生原理及特性 --------说明为什么可以用于焊接
• 三要素：激励源，介质，谐振 腔。介质受到激发至高能量状 态，由于受激吸收跃迁光在两 端镜间来回反射，将光波放大， 并获得足够能量而开始发射出 激光。
• 激光的四性：单色性、相干性、 方向性、高亮度
• 因而高度集中的激光可以提供 焊接、切割及热处理等功能
（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。
激光焊接的主要优点
• 焊接准备时间（主要是抽真空 时间）较长，工件尺寸受真空 室大小限制。电子束焊与电弧 焊相比，主要的特点是焊缝熔 深大、熔宽小、焊缝金属纯度 高。
4.高能束焊---激光焊接
• 激光焊是利用大功率相干单色 光子流聚焦而成的激光束为热 源进行的焊接。
• 这种焊接方法通常有连续功率 激光焊和脉冲功率激光焊。
3．钎焊
• 钎焊是指用比母材熔点低 的金属材料作为钎料，用 液态钎料润湿母材和填充 工件接口间隙并使其与母 材相互扩散的焊接方法。
• 钎焊变形小，接头光滑美 观，适合于焊接精密、复 杂和由不同材料组成的构 件，如硬质合金刀具和印 刷电路板等。
• 钎焊前对工件必须进行细致加工和严格清洗，除去油污 和过厚的氧化膜，保证接口装配间隙，一般要求在 0.01～ 0.1毫米之间。
4．高能束焊---电子束焊
• 电子束焊接的基本原理是电子 枪中的阴极由于直接或间接加 热而发射电子，该电子在高压 静电场的加速下再通过电磁场 的聚焦就可以形成能量密度极 高的电子束，用此电子束去轰 击工件，巨大的动能转化为热 能，使焊接处工件熔化，形成 熔池，从而实现对工件的焊接 。
• 电子束焊接具有不用焊条、不 易氧化、工艺重复性好及热变 形量小的优点。
• 由于激光焊接具有能量密度高、变形小、热影响区窄、焊 接速度高、易实现自动控制、无后续加工的优点，近年来 正成为金属材料加工与制造的重要手段，越来越广泛地应 用在汽车、航空航天、国防工业、造船、海洋工程、核电 设备等领域，所涉及的材料涵盖了几乎所有的金属材料。
• 虽然与传统的焊接方法相比，激光焊接尚存在设备昂贵， 一次性投资大，技术要求高的问题，使得激光焊接在我国 的工业应用还相当有限，但激光焊接生产效率高和易实现 自动控制的特点使其非常1）可将入热量降到最低的需要量，热影响区金相变化范 围小，且因热传导所导致的变形亦最低。
（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最低。
• 熔化极气体保护电弧焊通 常用的保护气体有：氩气 、氦气、CO2气或这些气 体的混合气。
2.电阻焊
• 电阻焊一般是使工件处在 一定电极压力作用下并利 用电流通过工件时所产生 的电阻热将两工件之间的 接触表面熔化而实现连接 的焊接方法。
• 焊接电流大，通电时间短 ，设备昂贵、复杂，生产 率高，因此适于大批量生 产。主要用于焊接厚度小 于3mm的薄板组件。
激光加工技术概述
激光加工技术概述
为什么要采用激光
激光加工技术概述
激光加工技术概述
激光加工技术概述
激光加工技术概述
表面改性处理
激光表面涂敷处理
激光加工技术概述
激光表面雕刻
激光加工技术概述
激 光 表 面 雕 刻 技 术
激 光 表 面 雕 刻 技 术
各种激光加工方法应用比例
激光焊接的特点
• 激光焊优点是不需要在真空中 进行，缺点则是穿透力不如电 子束焊强。激光焊时能进行精 确的能量控制，因而可以实现 精密微型器件的焊接。
• 它能应用于很多金属，特别是 能解决一些难焊金属及异种金 属的焊接。
激光焊接原理
引言
• 激光焊接从上世纪60年代激光器诞生不久就开始了研究， 从开始的薄小零件或器件的焊接到目前大功率激光焊接在 工业生产中的大量的应用，经历了近40年的发展。
• 焊接质量稳定、焊接 生产率高、无弧光及 烟尘很少等优点，使 其成为压力容器、管 段制造、箱型梁柱等 重要钢结构制作中的 主要焊接方法。
电弧焊---等离子焊
• 等离子弧焊是利用等离子 弧作为热源的焊接方法。 气体由电弧加热产生电离 ，在高速通过水冷喷嘴时 受到压缩，增大能量密度 和电离度，形成等离子弧 。