激光焊接工艺培训教材演示课件(23张)
合集下载
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
第6页/共11页
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。
第8页/共11页
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
第9页/共11页
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
第10页/共11页
对平面板开了V沟
感谢观看！
第11页/共11页
左边的样品： ｔ０．２ｍｍＳｎ镀金Ｃｕ终端＋ｔ ０．７Ｃｕ
第7页/共11页
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
模具激光焊接机培训及简介ppt课件(共11张PPT)
• 2.主电路接通后，泵浦灯不能触发和预燃，原因可能：
• ①灯损坏或发黑厉害，更换泵浦灯。 • ②预燃触发电路出了故障，需按图纸检查各点电压，并排除故
障。 • 3.按开钥匙开关，合上空气开关，若风扇不运转，应停机检查；
按下水泵键，其上指示灯亮，电机不运转。应检查三相输入是 否正常。
• 4.按下预燃开关及主电开关，如果预燃指示灯不亮，则说明氙灯没有 被预燃，应检查灯电极接触是否良好，氙灯是否损坏。若主电指示灯 不亮，应检查线路是否正常。
①激灯光损 脉坏冲或宽发度黑：厉害，输更0入换. 泵至浦光灯。纤，最后将激光聚焦到一点，焦平面上的功率密度可 1-20ms〔分级可调）达到10 5 －1013 w／cm2。激光焊接就是利用激光束优良
按通开过钥 光匙学开系关统，将合激上光空束的气聚方开集关在向，很性若小风的和扇区高不域运，功转在率，极应短密停的度机时检间等查内特；，使点被来焊处进形行成一工个作能量的高。度集通中过的局光部学热源系区统，从将而使被焊物熔化并形成牢固
激光焊机培训
铭镭激光
herolaser
目录
• 技术参数 • 构造 • 机器工作原理 • 光路调试 • 安全事项 • 故障处理
技术参数
激光波长：
1060nm
激光工作物质
YAG 晶体φ7
激光主光路最大单脉冲能量： ≥50J
激光脉冲频率：
1-100Hz〔分级可调）
激光脉冲宽度：
0.1-20ms〔分级可调）
脉冲工作电流：
100-300A
光束发散角：≤10mrad源自能量不稳定度：≤±2%
激光器连续工作时间： ≥24h
机器结构
1、机柜 2、冷却风扇 3、脚轮 4、控制盒 5、前门 6、光具座 7、水冷系统
• ①灯损坏或发黑厉害，更换泵浦灯。 • ②预燃触发电路出了故障，需按图纸检查各点电压，并排除故
障。 • 3.按开钥匙开关，合上空气开关，若风扇不运转，应停机检查；
按下水泵键，其上指示灯亮，电机不运转。应检查三相输入是 否正常。
• 4.按下预燃开关及主电开关，如果预燃指示灯不亮，则说明氙灯没有 被预燃，应检查灯电极接触是否良好，氙灯是否损坏。若主电指示灯 不亮，应检查线路是否正常。
①激灯光损 脉坏冲或宽发度黑：厉害，输更0入换. 泵至浦光灯。纤，最后将激光聚焦到一点，焦平面上的功率密度可 1-20ms〔分级可调）达到10 5 －1013 w／cm2。激光焊接就是利用激光束优良
按通开过钥 光匙学开系关统，将合激上光空束的气聚方开集关在向，很性若小风的和扇区高不域运，功转在率，极应短密停的度机时检间等查内特；，使点被来焊处进形行成一工个作能量的高。度集通中过的局光部学热源系区统，从将而使被焊物熔化并形成牢固
激光焊机培训
铭镭激光
herolaser
目录
• 技术参数 • 构造 • 机器工作原理 • 光路调试 • 安全事项 • 故障处理
技术参数
激光波长：
1060nm
激光工作物质
YAG 晶体φ7
激光主光路最大单脉冲能量： ≥50J
激光脉冲频率：
1-100Hz〔分级可调）
激光脉冲宽度：
0.1-20ms〔分级可调）
脉冲工作电流：
100-300A
光束发散角：≤10mrad源自能量不稳定度：≤±2%
激光器连续工作时间： ≥24h
机器结构
1、机柜 2、冷却风扇 3、脚轮 4、控制盒 5、前门 6、光具座 7、水冷系统
激光焊接工艺培训教材ppt(23张)
激光焊的缺点
（1）设备复杂、投资大、功率较小，可焊接的 厚度受到一定的限制。
（2）激光器及用于激光束传导和聚焦的附属系 统成本和操作成本高。
（3）焊接中有大量反射。
激光焊与其它焊接工艺的比较
性能
产生热量 焊缝质量 焊接速度 原始成本 操作维修费用 夹具费用 可控性 自动化实现程度
可焊异种材料范围
激光的特性
（1）高方向性 激光发散角小，接近平行光，可用于定位、导向和测距等。 （2）亮度高(光强) 聚焦后光斑上的功率密度达1015W/cm2或更高，其亮度比太
阳光要亮100亿倍，可以进行材料加工或医疗外科手术。 （3）高单色性 其单色性比一般光高108-109倍以上，可把激光波长作为长度
的标准进行精密测量，或把其周期用作时间测量标准，应 用于激光通讯等。 （4）高相干性 单色性越好相干长度越长，可用于较长工件的高精度测量与 校验。
激光在加工领域的应用
➢ 材料加工由手工加工
火焰加工
电加工，而激
光加工的出现正促使光加工时代转变，被誉为“未来制造
业的共同加工手段”。
➢ 激光加工代表着当前材料加工业的发展方向。世界各国都 把激光加工技术作为提高生产效率、降低成本、提高产品
质量以及具有国际竞争力的重要手段，将带来良好的经济
效益和社会效益。
1
2
4
ห้องสมุดไป่ตู้
1
2 3
（a）透射式聚焦 （b）反射式聚焦 光束偏转及聚焦系统
1-激光束 2-平面反射镜 3-透镜 4-球面反射镜
激光焊接工艺培训教材(PPT23页)
激光焊接工艺培训教材(PPT23页)
激光焊接工艺培训教材(PPT23页)
3 激光焊接的设定条件
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
28
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
34
图3.16 氮气室示意
精选ppt课件2021
35
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
22
图3.9 氙灯放电波形
精选ppt课件2021
23
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。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
当光束能量所产生的金属蒸汽的反冲压力与液态金属的表面 张力和重力平衡后，小孔不再继续加深，形成一个深度稳 定的孔而进行焊接，因此称之为激光深熔焊。
三、激光焊的工艺特点
激光焊的优点：
（1）焊接速度快、能量密度高、灵活性大。深宽比 可达5：1，最高可达10：1。
（2）可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； 在各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。
激光在加工领域的应用
➢ 材料加工由手工加工
火焰加工
电加工，而激
光加工的出现正促使光加工时代转变，被誉为“未来制造
业的共同加工手段”。
➢ 激光加工代表着当前材料加工业的发展方向。世界各国都 把激光加工技术作为提高生产效率、降低成本、提高产品
质量以及具有国际竞争力的重要手段，将带来良好的经济
效益和社会效益。
(2) 深熔焊
当激光光斑上的功率密度足够大时(≥106W/mm2)，在激光的 照射下，金属表面温度在极短的时间内(10-8～10-6s)升高 到沸点，使金属熔化和汽化。金属蒸汽迅速逸出对熔化的 液态金属产生一个附加压力，使熔池金属表面向下凹陷， 同时向坑外飞出的蒸汽将熔化的金属挤向熔池四周，形成 小孔。
（2）激光脉冲波形 当高强度激光未射至材料表面，金属表面将会有 60~98%的激光能量反射而损失掉，尤其对于薄 片焊接。
（3）激光脉冲宽度（略） （4）离焦量对焊接质量的影响
激光焊接通常需要一定的离焦量，焦点处光斑中 心的功率密度过高，容易蒸发成孔。离开激光焦 点的各平面上，功率密度分布相对均匀。
➢ 激光束能量密度高，加工速度快，工件变形小、热影响区 小，后续加工量小；它可以对多种金属、非金属加工，特
别是可以加工高硬度、高脆性及高熔点材料。
激光加工主要工业领域
钢铁
汽车 机械
航空与航天
建筑
电子与电器 船舶 其他
6.2激光焊
6.2.1激光焊原理、特点及其应用 一、激光焊及其应用 • 激光焊是利用高能量密度的激光束轰击焊
3 激光焊接的设定条件
激光焊接的设定条件包括下面两点： (1)激光功率：是使树脂熔化的热源。 (2)扫描速度：是激光束的移动速度。 同时，就材料而言，下面两点也很重要： (3)透射性材料的光线透射率 (4)透射性材料的厚度
思考题
• 1 简述激光焊的基本原理。 • 2 激光焊接有哪些优缺点。
激光器结构示意图
(1) 传热焊
采用的激光光斑功率功率密度小于105W/mm2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。传热焊的主要特点是激 光光斑的功率密度小，大部分光被金属表面所反射，光的 吸收率较低，焊接熔深浅，焊接速度慢。主要用于厚度小 于1mm件的焊接加工。
全反光镜
工作物质
谐振腔
脉
1
2
4
1
2 3
（a）透射式聚焦 （b）反射式聚焦 光束偏转及聚焦系统
1-激光束 2-平面反射镜 3-透镜 4-球面反射镜
6.5 激光焊接工艺
6.5.1接头设计
普通熔焊时使用的大多数焊接接头的几何形状都适合于激光焊 接。最常用的是对接、搭接和卷边。
激光的特性
（1）高方向性 激光发散角小，接近平行光，可用于定位、导向和测距等。 （2）亮度高(光强) 聚焦后光斑上的功率密度达1015W/cm2或更高，其亮度比太
阳光要亮100亿倍，可以进行材料加工或医疗外科手术。 （3）高单色性 其单色性比一般光高108-109倍以上，可把激光波长作为长度
的标准进行精密测量，或把其周期用作时间测量标准，应 用于激光通讯等。 （4）高相干性 单色性越好相干长度越长，可用于较长工件的高精度测量与 校验。
1 全焊透型对接接头 待焊材料边缘不需开坡口，剪切边如是直角且平行可直接用。 2 焊透的或焊缝的搭接接头 待焊零件间的间隙严格限制着焊透深度和焊接速率。 3 卷边接头
卷边接头与对接接头基本相同。平直的直角边、良好的配合、 压紧和准确的横向平直度都是必要的，对收缩率大的材料 （如铝）更是如此。
件所产生的热量进行焊接的一种高精密熔 焊方法。 • 激光焊接在汽车、钢铁、船舶、航空、轻 工等行业得到日益广泛应用。
二、激光焊的原理
• 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 晶实现焊接。
• 按激光器输出能量方式不同，激光焊接分 为脉冲激光焊和连续激光焊；而据激光聚 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。
激光焊
低 优 中等 中等 低 低 极好
极好
极宽
电阻焊
中等至高 良
中等 低 低 高 差
好
电子束焊 钨极氩弧焊
中等 优 高 高
中等 高 好
高 优 高 低 低 中等 好
好
好
窄
宽
窄
2 激光焊接的重要参数
（1）功率密度
功率密度是激光加工中最重要的参数之一。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，产生大量气化。因此高功率密度对材 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， 在表层气化前，底层达到熔点，易形成良好的熔 融焊接。
（3）焊接难熔材料并能实现异种金属的焊接，也可 用于非金属材料的焊接，如钛、石英等。
（4）可以借助偏转棱镜或通过光导纤维引导到难以 接近的部位进行焊接。
（5）可进行微型焊接。激光束经聚焦后能精确定位， 可应用于大批量自动化生产的微、小型工件的组 焊中。
（6）大多数情况下激光焊接不需要填充材料，消除 了焊接材料产生的污染，降低了有益合金元素的 烧损。
激光焊的缺点
（1）设备复杂、投资大、功率较小，可焊接的 厚度受到一定的限制。
（2）激光器及用于激光束传导和聚焦的附属系 统成本和操作成本高。
（3）焊接中有大量反射。
激光焊与其它焊接工艺的比较
性能
产生热量 焊缝质量 焊接速度 原始成本 操作维修费用 夹具费用 可控性 自动化实现程度
可焊异种材料范围
三、激光焊的工艺特点
激光焊的优点：
（1）焊接速度快、能量密度高、灵活性大。深宽比 可达5：1，最高可达10：1。
（2）可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； 在各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。
激光在加工领域的应用
➢ 材料加工由手工加工
火焰加工
电加工，而激
光加工的出现正促使光加工时代转变，被誉为“未来制造
业的共同加工手段”。
➢ 激光加工代表着当前材料加工业的发展方向。世界各国都 把激光加工技术作为提高生产效率、降低成本、提高产品
质量以及具有国际竞争力的重要手段，将带来良好的经济
效益和社会效益。
(2) 深熔焊
当激光光斑上的功率密度足够大时(≥106W/mm2)，在激光的 照射下，金属表面温度在极短的时间内(10-8～10-6s)升高 到沸点，使金属熔化和汽化。金属蒸汽迅速逸出对熔化的 液态金属产生一个附加压力，使熔池金属表面向下凹陷， 同时向坑外飞出的蒸汽将熔化的金属挤向熔池四周，形成 小孔。
（2）激光脉冲波形 当高强度激光未射至材料表面，金属表面将会有 60~98%的激光能量反射而损失掉，尤其对于薄 片焊接。
（3）激光脉冲宽度（略） （4）离焦量对焊接质量的影响
激光焊接通常需要一定的离焦量，焦点处光斑中 心的功率密度过高，容易蒸发成孔。离开激光焦 点的各平面上，功率密度分布相对均匀。
➢ 激光束能量密度高，加工速度快，工件变形小、热影响区 小，后续加工量小；它可以对多种金属、非金属加工，特
别是可以加工高硬度、高脆性及高熔点材料。
激光加工主要工业领域
钢铁
汽车 机械
航空与航天
建筑
电子与电器 船舶 其他
6.2激光焊
6.2.1激光焊原理、特点及其应用 一、激光焊及其应用 • 激光焊是利用高能量密度的激光束轰击焊
3 激光焊接的设定条件
激光焊接的设定条件包括下面两点： (1)激光功率：是使树脂熔化的热源。 (2)扫描速度：是激光束的移动速度。 同时，就材料而言，下面两点也很重要： (3)透射性材料的光线透射率 (4)透射性材料的厚度
思考题
• 1 简述激光焊的基本原理。 • 2 激光焊接有哪些优缺点。
激光器结构示意图
(1) 传热焊
采用的激光光斑功率功率密度小于105W/mm2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。传热焊的主要特点是激 光光斑的功率密度小，大部分光被金属表面所反射，光的 吸收率较低，焊接熔深浅，焊接速度慢。主要用于厚度小 于1mm件的焊接加工。
全反光镜
工作物质
谐振腔
脉
1
2
4
1
2 3
（a）透射式聚焦 （b）反射式聚焦 光束偏转及聚焦系统
1-激光束 2-平面反射镜 3-透镜 4-球面反射镜
6.5 激光焊接工艺
6.5.1接头设计
普通熔焊时使用的大多数焊接接头的几何形状都适合于激光焊 接。最常用的是对接、搭接和卷边。
激光的特性
（1）高方向性 激光发散角小，接近平行光，可用于定位、导向和测距等。 （2）亮度高(光强) 聚焦后光斑上的功率密度达1015W/cm2或更高，其亮度比太
阳光要亮100亿倍，可以进行材料加工或医疗外科手术。 （3）高单色性 其单色性比一般光高108-109倍以上，可把激光波长作为长度
的标准进行精密测量，或把其周期用作时间测量标准，应 用于激光通讯等。 （4）高相干性 单色性越好相干长度越长，可用于较长工件的高精度测量与 校验。
1 全焊透型对接接头 待焊材料边缘不需开坡口，剪切边如是直角且平行可直接用。 2 焊透的或焊缝的搭接接头 待焊零件间的间隙严格限制着焊透深度和焊接速率。 3 卷边接头
卷边接头与对接接头基本相同。平直的直角边、良好的配合、 压紧和准确的横向平直度都是必要的，对收缩率大的材料 （如铝）更是如此。
件所产生的热量进行焊接的一种高精密熔 焊方法。 • 激光焊接在汽车、钢铁、船舶、航空、轻 工等行业得到日益广泛应用。
二、激光焊的原理
• 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 晶实现焊接。
• 按激光器输出能量方式不同，激光焊接分 为脉冲激光焊和连续激光焊；而据激光聚 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。
激光焊
低 优 中等 中等 低 低 极好
极好
极宽
电阻焊
中等至高 良
中等 低 低 高 差
好
电子束焊 钨极氩弧焊
中等 优 高 高
中等 高 好
高 优 高 低 低 中等 好
好
好
窄
宽
窄
2 激光焊接的重要参数
（1）功率密度
功率密度是激光加工中最重要的参数之一。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，产生大量气化。因此高功率密度对材 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， 在表层气化前，底层达到熔点，易形成良好的熔 融焊接。
（3）焊接难熔材料并能实现异种金属的焊接，也可 用于非金属材料的焊接，如钛、石英等。
（4）可以借助偏转棱镜或通过光导纤维引导到难以 接近的部位进行焊接。
（5）可进行微型焊接。激光束经聚焦后能精确定位， 可应用于大批量自动化生产的微、小型工件的组 焊中。
（6）大多数情况下激光焊接不需要填充材料，消除 了焊接材料产生的污染，降低了有益合金元素的 烧损。
激光焊的缺点
（1）设备复杂、投资大、功率较小，可焊接的 厚度受到一定的限制。
（2）激光器及用于激光束传导和聚焦的附属系 统成本和操作成本高。
（3）焊接中有大量反射。
激光焊与其它焊接工艺的比较
性能
产生热量 焊缝质量 焊接速度 原始成本 操作维修费用 夹具费用 可控性 自动化实现程度
可焊异种材料范围