汇总激光焊接技术.ppt
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激光焊接原理及工艺应用培训课件(ppt 44张)
铝合金螺柱激光点焊
铝合金螺柱激光点焊
铝合金材料反光率很高，焊接时需要较高的激光峰值
脉冲点焊时易产生裂纹，影响焊接强度 材料成份易产生偏析，容易产生飞溅，应选择较好的原材料 一般使用大光斑和长脉宽可以取得较好的焊接效果
铜及其合金的焊接
紫铜密封缝焊
黄铜插接件缝焊
铜材料反光率相比铝合金更高，焊接激光峰值更高，激光头需倾斜一定角度
激光焊接原理及工艺应用
1、激光原理及特性
什么是激光?
LASER是英文的“受激辐射光放大”的首字母缩写级
物质是由原子组成，而原子又是由原子核及电子构成。电子围绕着原子核运动。 而电子在原子中的能量不是任意的。描述微观世界的量子力学告诉我们，这些电 子会处于一些固定的“能级”，不同的能级对应于不同的电子能量，离原子核越 远的轨道能量越高。此外，不同轨道可最多容纳的电子数目也不同，例如最低的 轨道（也是最近原子核的轨道）最多只可容纳2个电子，较高的轨道上则可容纳8 个电子等等。
• 半导体激光器 半导体激光器是以半导体材料作为工作介质的。目前较成熟的是砷化 镓激光器，发射840nm的激光。另有掺铝的砷化镓、硫化铬硫化锌等 激光器。激励方式有光泵浦、电激励等。这种激光器体积小、质量轻 、寿命长、结构简单而坚固，特别适于在飞机、车辆、宇宙飞船上用 。在70年代末期，由于光纤通讯和光盘技术的发展大大推动了半导体 激光器的发展。 • 液体激光器 常用的是染料激光器，采用有机染料最为工作介质。大多数情况是把 有机染料溶于溶剂中（乙醇、丙酮、水等）中使用，也有以蒸气状态 工作的。利用不同染料可获得不同波长激光（在可见光范围）。染料 激光器一般使用激光作泵浦源，例如常用的有氩离子激光器等。液体 激光器工作原理比较复杂。输出波长连续可调，且覆盖面宽是它的优 点，使它也得到广泛应用。
激光焊接技术简介 ppt课件
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
ppt课件
4
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。
ppt课件
5
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
激光焊接技术课件
• 激光焊接是以激光作为热源 ，它有着极高的加热能力， 其发出的激光，依靠偏光镜 反射作用，将激光光束反射 后汇聚聚焦装置，把大量的 能量集中在很小的聚焦点上 ，从而使聚焦点上拥有巨大 的能量，实现了能量密度高 ，加热集中的目的，从而使 接触的材料融化、冷却实现 焊接。
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。
激光的聚焦
激光Laser Light 普通光 Ordinary Light
• 单频（单波长）和校准（平行）的光可 以聚焦成很小的焦点
激光原理 激光器系统
激光的原理
激励能量
Nd-原子 未受激励的 受激励的
100%反射镜
激光物质 （Nd:YAG)
通过激励发 光使光增强
50%反射镜
• 两块平行的、间距为波长整数倍的反射镜筛选出我们所需要的光子 形成优质的激光光束。
激光的简介
我们为什么需要激光？
• 材料加工需要吸收很强的光。 • 高强度的光可以通过激光聚焦成光束获得。
– 普通光不能聚焦成很高的能量密度（或足够小 的点）
• 手持放大镜可以把太阳光聚焦让纸燃烧但是不能把 金属融化
激光的简介
激光Laser Light
普通光Ordinary Light
• 单频的（单波长）
文名称LASER的音译，是取自英文Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation的各单词头一个字母组 成的缩写词。意思是"通过受激发射光扩大"。激光的英文 全名已经完全表达了制造激光的主要过程。 • 1964年按照我国著名科学家钱学森建议将“光受激发射”
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。
激光的聚焦
激光Laser Light 普通光 Ordinary Light
• 单频（单波长）和校准（平行）的光可 以聚焦成很小的焦点
激光原理 激光器系统
激光的原理
激励能量
Nd-原子 未受激励的 受激励的
100%反射镜
激光物质 （Nd:YAG)
通过激励发 光使光增强
50%反射镜
• 两块平行的、间距为波长整数倍的反射镜筛选出我们所需要的光子 形成优质的激光光束。
激光的简介
我们为什么需要激光？
• 材料加工需要吸收很强的光。 • 高强度的光可以通过激光聚焦成光束获得。
– 普通光不能聚焦成很高的能量密度（或足够小 的点）
• 手持放大镜可以把太阳光聚焦让纸燃烧但是不能把 金属融化
激光的简介
激光Laser Light
普通光Ordinary Light
• 单频的（单波长）
文名称LASER的音译，是取自英文Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation的各单词头一个字母组 成的缩写词。意思是"通过受激发射光扩大"。激光的英文 全名已经完全表达了制造激光的主要过程。 • 1964年按照我国著名科学家钱学森建议将“光受激发射”
激光焊接讲解课件
激光焊接讲解课件
目录
CONTENTS
• 激光焊接原理及特点 • 激光焊接设备及材料 • 激光焊接工艺及参数 • 激光焊接在工业中的应用 • 激光焊接的未来发展 • 激光焊接实验及案例分析
01
激光焊接原理及特点
激光焊接的定义
激光焊接是一种使用高能激光束照射工件， 使工件迅速熔化并凝固的焊接方法。
激光焊接具有高效、节能、环保等优点，能够显著降低制 造过程中的能耗和排放。同时，激光焊接还具有高质量、 高精度等特点，能够提高产品的质量和稳定性。因此，激 光焊接在绿色制造中的前景十分广阔。
06
激光焊接实验及案例分析
激光焊接实验的方案与步骤
实验目的
了解和掌握激光焊接的基本原理和工艺特点，通过实验掌握激光焊接的应用范围和限制。
激光复合焊接技术结合了激光焊接和传统焊接方法的优点， 具有高效、高质量、适应性强等特点。激光填丝焊接技术则 能够显著提高焊接质量和效率，特别适合于高熔点材料的焊 接。
激光焊接在绿色制造中的作用与前景
发展趋势：随着绿色制造概念的提出和普及，激光焊接在 绿色制造中扮演着越来越重要的角色。未来，激光焊接将 在节能、减排、环保等方面发挥更大的作用。
03
在医疗器械领域，激光焊接可 以用于制造手术器械、植入物 等高精度医疗设备。
04
在食品加工领域，激光焊接可 以用于制造高密封性的食品包 装和加工设备。
05
激光焊接的未来发展
高功率激光焊接的发展趋势
发展趋势：高功率激光焊接由于其高效、高质量的焊接特点，越来越受到制造业的青睐。未来，随着激光技术 的不断进步，高功率激光焊接的应用领域将进一步拓宽。
实验设备
激光器、反射镜、聚焦镜、工作台、工件等。
目录
CONTENTS
• 激光焊接原理及特点 • 激光焊接设备及材料 • 激光焊接工艺及参数 • 激光焊接在工业中的应用 • 激光焊接的未来发展 • 激光焊接实验及案例分析
01
激光焊接原理及特点
激光焊接的定义
激光焊接是一种使用高能激光束照射工件， 使工件迅速熔化并凝固的焊接方法。
激光焊接具有高效、节能、环保等优点，能够显著降低制 造过程中的能耗和排放。同时，激光焊接还具有高质量、 高精度等特点，能够提高产品的质量和稳定性。因此，激 光焊接在绿色制造中的前景十分广阔。
06
激光焊接实验及案例分析
激光焊接实验的方案与步骤
实验目的
了解和掌握激光焊接的基本原理和工艺特点，通过实验掌握激光焊接的应用范围和限制。
激光复合焊接技术结合了激光焊接和传统焊接方法的优点， 具有高效、高质量、适应性强等特点。激光填丝焊接技术则 能够显著提高焊接质量和效率，特别适合于高熔点材料的焊 接。
激光焊接在绿色制造中的作用与前景
发展趋势：随着绿色制造概念的提出和普及，激光焊接在 绿色制造中扮演着越来越重要的角色。未来，激光焊接将 在节能、减排、环保等方面发挥更大的作用。
03
在医疗器械领域，激光焊接可 以用于制造手术器械、植入物 等高精度医疗设备。
04
在食品加工领域，激光焊接可 以用于制造高密封性的食品包 装和加工设备。
05
激光焊接的未来发展
高功率激光焊接的发展趋势
发展趋势：高功率激光焊接由于其高效、高质量的焊接特点，越来越受到制造业的青睐。未来，随着激光技术 的不断进步，高功率激光焊接的应用领域将进一步拓宽。
实验设备
激光器、反射镜、聚焦镜、工作台、工件等。
《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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12
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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1
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
激光技术及其应用全汇总.ppt
三 激光技术发展现状与趋势
前沿技术
★激光核聚变的研究 • 将高功率的激光束聚焦后照射靶丸上产生高温高压，引起核聚变。
美国国家点火装置（简称NIF），世界 最大的激光核聚变装置。被称为“人造 太阳”。
三 激光技术发展现状与趋势
前沿技术
★激光化学技术
激光化学技术是用激光来指挥化学反应。
因为激光携带高度集中而均匀的能量，可精确地打在分子的 键上，比如用不同波长的紫外激光，打在硫化氢等分子上，改 变两激光束的相位差，则控制了该分子的断裂过程，也可利用 改变激光脉冲波形的方法，十分精确和有效的把能量打在分子 上，触发某种预期的反应。
三 激光技术发展现状与趋势
前沿技术
★超快激光技术
• 超快超强激光主要是以飞秒激光的研究与应用为主，作为一种独特的科学研究的 工具和手段，飞秒激光的应用可以概括为三个方面：飞秒激光在超快领域、超强领 域和超微细加工中的应用。
•
感
感
谢 阅 读
谢 阅性能的合金。 自熔性合金粉末主要分为镍基、钴基、铁基自熔性合金粉末。
铁基合金 镍基合金 粉末 钴基合金
粉末 复合粉末 粉末
二 激光加工技术应用
工业应用
• 激光熔覆加工方式 1、预置粉末：将粉末预置到基体上，预置的过程中要使粉末分布均匀然后用激光
进行熔覆。 2、同步送粉：是将熔覆材料直接送入激光束中，使供料和熔覆同时完成。熔覆
在整个中国的激光产业中，激光材料加工近几年的发展势头强劲，且有 很大的空间，激光加工在中国激光产业中占的比例也是日益重大。
三 激光技术发展现状与趋势
发展现状
• 目前，全国激光市场销售主要为光通信器件、激光加工设备、激光器、 激光医疗设备等。主要分布在长三角、珠三角、华中、环渤海等区域。
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
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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％。
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：
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材料达到沸点所需的激光功率密度：
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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
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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％。
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激光加工技术具有高效、高精度、高质量、使用范围广、节能环保等特点， 并能实现柔性加工和超细微加工。在汽车制造、钢铁冶金、微电子、航空、机 械制造、纺织业、化工业、建筑和造船工业等领域得到了广泛的应用，有些行 业（如汽车和微电子行业）已达到了较高的水平。
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（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。
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热传导型焊接：激光束辐射加热待加工工件表面，表面温度升高，通过热 传导使得表层一下一定深度受热，在一定的激光工艺参数（如激光功率，脉冲 宽度等）得到特定的熔池，通过激光束的移动，达到焊接工件的目的。
激光深熔焊接：当激光功率密度达到特定值，待加工工件表面材料汽化形
成小孔，吸收了激光能量的小孔内部温度很高，使得其周围金属熔化。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。
小孔随着激光束的移动而移动，液态金属向反方向流动填充小孔移开后留下的
空隙，并冷却形成焊缝。
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（2）激光焊接的特点
优点： （1）激光焊接属于非接触性焊接过程，机具的损耗与变形可降至最低。 （2）焊缝窄，熔深比大，焊接接头热影响区小，焊后工件变形小。 （3）不需要在真空条件下进行，焊接不受磁场影响。（比之于电子束焊） （4）激光束可以聚焦到很小的区域，适合进行小型件的焊接。 （5）可焊材质范围大，能够实现难焊金属的焊接，可用于异种金属焊接。 （6）柔性大，易于实现高速自动化焊接，等等。
激光填丝焊（增强焊接厚板 的能力），激光-电弧复合 焊接（提高能量转化率）等
激光-电弧复合焊示意图
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（2）激光焊接的应用
随着工业激光器的发展和科研人员对焊接工艺的深入研究, 激光焊接技术 已在许多领域得到应用。但由于激光焊接设备的成本及维修费用较高, 目前能 够广泛使用激光焊接的, 多为大批量生产或大规模零件焊接的行业, 例如汽车工 业、造船业等, 或者一些投资较大的特殊领域, 如航空航天业、核能工业等。
10
激光焊接车用齿轮
激光焊接在汽车制造中的应 用始于变速器的齿轮焊接，由于 采用了激光焊接，焊接后的齿轮 几乎没有焊接变形，不需要焊后 热处理，而且焊接速度大大提高， 因此很快得到了应用。国外在汽 车零部件生产中激光焊接已得到 了非常广泛的应用，包括排气管、 消声器、变速箱齿轮、离合器齿 轮、汽车空调皮带轮、减振器储 油缸筒体。
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11
（b）在造船业中的应用
20X20m甲板构件生产流程示意图
船厂的激光平板拼接焊
高质量的激光单面焊使的大型平板工件的焊接加工无需翻身； 制造的平板光滑、平整、热变形小，省略了整平修复工作，使后续的型材焊 接更容易进行；
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12
（c）在航空航天中的应用
以激光焊接代替传统铆接技术； 采用激光焊接焊接航空发动机主要构件(叶片、燃烧室等)； 激光焊接用于航空发动机零部件的修理。
（a）在汽车工业中的应用
激 光 拼 焊 技 术
车 身 激 光 焊 接
汽 车 零 部 件 焊 接
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激光拼焊原理图
激光拼焊在车身中的应用
据悉, 采用激光拼焊板技术, 能够将原来20多套成型模具减少到4~8套, 材料利用率由40%提高到65%, 并且加工效率高, 废品率低。
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（d）在其他方面的应用 医 疗 器 械
电 子 封 装
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缺点： （1）激光器及焊接系统各配件价格昂贵， 初期投资成本高。 （2）激光焊接的聚焦光斑较小，因此对 工件接头的装配精度要求较高。 （3）固体材料对激光的吸收率低，能量 转化率较低，不足10%。 （4）焊接过程中可能产生等离子体，影 响焊接质量。
激光填丝焊示意图
开发了一些符合焊接工艺：
激光焊接技术
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目录
1
激光焊接原理
2
激光焊接的特点
3
激光焊接的应用
4
激光焊接的展望
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2
引言
激光加工技术是利用激光束与物质相互作用的特性对材料（包括金属与非 金属）进行切割、焊接、表面处理等的一门技术。如果激光束按照一定的时间 和能量值，投射到需处理的材料上，瞬间使材料表面获得很高的能量，其组织 结构以及性能发生改变，从而实现加工的目的。激光加工技术主要包括激光焊 接、激光表面处理、激光打孔、激光切割、激光快速成型、激光烧结合成功能 陶瓷材料技术、激光制膜技术、激光微加工、激光制备纳米材料技术、激光气 相沉积等。
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（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。
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热传导型焊接：激光束辐射加热待加工工件表面，表面温度升高，通过热 传导使得表层一下一定深度受热，在一定的激光工艺参数（如激光功率，脉冲 宽度等）得到特定的熔池，通过激光束的移动，达到焊接工件的目的。
激光深熔焊接：当激光功率密度达到特定值，待加工工件表面材料汽化形
成小孔，吸收了激光能量的小孔内部温度很高，使得其周围金属熔化。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。
小孔随着激光束的移动而移动，液态金属向反方向流动填充小孔移开后留下的
空隙，并冷却形成焊缝。
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（2）激光焊接的特点
优点： （1）激光焊接属于非接触性焊接过程，机具的损耗与变形可降至最低。 （2）焊缝窄，熔深比大，焊接接头热影响区小，焊后工件变形小。 （3）不需要在真空条件下进行，焊接不受磁场影响。（比之于电子束焊） （4）激光束可以聚焦到很小的区域，适合进行小型件的焊接。 （5）可焊材质范围大，能够实现难焊金属的焊接，可用于异种金属焊接。 （6）柔性大，易于实现高速自动化焊接，等等。
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激光-电弧复合焊示意图
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（2）激光焊接的应用
随着工业激光器的发展和科研人员对焊接工艺的深入研究, 激光焊接技术 已在许多领域得到应用。但由于激光焊接设备的成本及维修费用较高, 目前能 够广泛使用激光焊接的, 多为大批量生产或大规模零件焊接的行业, 例如汽车工 业、造船业等, 或者一些投资较大的特殊领域, 如航空航天业、核能工业等。
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激光焊接车用齿轮
激光焊接在汽车制造中的应 用始于变速器的齿轮焊接，由于 采用了激光焊接，焊接后的齿轮 几乎没有焊接变形，不需要焊后 热处理，而且焊接速度大大提高， 因此很快得到了应用。国外在汽 车零部件生产中激光焊接已得到 了非常广泛的应用，包括排气管、 消声器、变速箱齿轮、离合器齿 轮、汽车空调皮带轮、减振器储 油缸筒体。
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（b）在造船业中的应用
20X20m甲板构件生产流程示意图
船厂的激光平板拼接焊
高质量的激光单面焊使的大型平板工件的焊接加工无需翻身； 制造的平板光滑、平整、热变形小，省略了整平修复工作，使后续的型材焊 接更容易进行；
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（c）在航空航天中的应用
以激光焊接代替传统铆接技术； 采用激光焊接焊接航空发动机主要构件(叶片、燃烧室等)； 激光焊接用于航空发动机零部件的修理。
（a）在汽车工业中的应用
激 光 拼 焊 技 术
车 身 激 光 焊 接
汽 车 零 部 件 焊 接
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激光拼焊原理图
激光拼焊在车身中的应用
据悉, 采用激光拼焊板技术, 能够将原来20多套成型模具减少到4~8套, 材料利用率由40%提高到65%, 并且加工效率高, 废品率低。
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激光加工技术是利用激光束与物质相互作用的特性对材料（包括金属与非 金属）进行切割、焊接、表面处理等的一门技术。如果激光束按照一定的时间 和能量值，投射到需处理的材料上，瞬间使材料表面获得很高的能量，其组织 结构以及性能发生改变，从而实现加工的目的。激光加工技术主要包括激光焊 接、激光表面处理、激光打孔、激光切割、激光快速成型、激光烧结合成功能 陶瓷材料技术、激光制膜技术、激光微加工、激光制备纳米材料技术、激光气 相沉积等。