激光焊接工藝報(bào)告——秦飛

1、主要內(nèi)容主要內(nèi)容激光加工概述激光加工概述激光焊接技術(shù)激光焊接技術(shù)激光焊設(shè)備及工藝激光焊設(shè)備及工藝激光焊接的應(yīng)用激光焊接的應(yīng)用一一. .激光加工概述激光加工概述激光及其產(chǎn)生激光及其產(chǎn)生激光是二十世紀(jì)最重要大的科學(xué)發(fā)現(xiàn)之一，它與原子能、半導(dǎo)體和計(jì)算機(jī)并稱為二十世紀(jì)的四大發(fā)明 1960，RUBY激光出光（休斯實(shí)驗(yàn)室，梅曼激光出光（休斯實(shí)驗(yàn)室，梅曼Maiman）一一. .激光加工概述激光加工概述1、激光的物理特性、激光的物理特性 激光的特點(diǎn)：激光作為相干光，具有多種特性 （1）單色性好 （2）亮度高 （3) 方向性強(qiáng) （4）相干性好 （5）能量高度集中 激光產(chǎn)生的基本原理：一一. .激光加工概述激光加

2、工概述三要素三要素：激勵(lì)源，介質(zhì)，諧振腔。介質(zhì)受到激發(fā)至高能量狀態(tài)，由于受激吸收躍遷光在兩端鏡間來回反射，將光波放大，并獲得足夠能量而開始發(fā)射出激光。 因而高度集中的激光可以提供焊接、切割及熱處理等功能一一. .激光加工概述激光加工概述2、激光加工的原理與特點(diǎn)、激光加工的原理與特點(diǎn) 激光加工的工作原理：激光加工是以聚焦的激光束作為熱源轟擊工件，對(duì)金屬或非金屬工件進(jìn)行熔化形成小孔、切口、連接、熔覆等的加工方法。 激光加工的主要特點(diǎn)：光點(diǎn)小，能量集中，熱影響區(qū)?。徊唤佑|加工工件，對(duì)工件無污染；加工范圍廣泛；安全可靠；一一. .激光加工概述激光加工概述適合大件產(chǎn)品的加工；成本低廉，節(jié)省材料。激光加工

3、工藝：激光加工工藝包括切割、焊接、表面處理、熔覆、打孔、劃線等。不同的材料加工方式對(duì)激光制造系統(tǒng)的激光功率和光束質(zhì)量的要求不同。二二. .激光焊接技術(shù)激光焊接技術(shù)1、各種焊接技術(shù)及其優(yōu)缺點(diǎn)、各種焊接技術(shù)及其優(yōu)缺點(diǎn)焊接技術(shù)簡(jiǎn)介焊接技術(shù)簡(jiǎn)介l目前常用的焊接工藝有：l電弧焊（氬弧焊、手弧焊、埋弧焊、鎢極氣體保護(hù)電弧焊、等離子弧焊、氣體保護(hù)焊）l電阻焊l高能束焊（電子束焊、激光焊）l釬焊l以電阻熱為能源：電渣焊、高頻焊 ；l以化學(xué)能為焊接能源：氣焊、氣壓焊、爆炸焊；l以機(jī)械能為焊接能源：摩擦焊、冷壓焊、超聲波焊、擴(kuò)散焊 二二. .激光焊接技術(shù)激光焊接技術(shù)焊接工藝精度變形熱影響 焊縫質(zhì)量焊料使用條件激光

4、焊精密小很小好無釬焊精糙一般一般一般需要整體加熱電阻焊精糙大大一般無需要電極氬弧焊一般大大一般需要需要電極等離子焊較好一般一般一般需要需要電極電子束焊精密小小好無需要真空二二. .激光焊接技術(shù)激光焊接技術(shù)2、激光焊接技術(shù)、激光焊接技術(shù)簡(jiǎn)介簡(jiǎn)介激光焊接是激光加工材料加工技術(shù)應(yīng)用的重要方面之一。70年代主要用于焊接薄壁材料和低速焊接，焊接過程屬于熱傳導(dǎo)型，即激光輻射加熱工件表面，表面熱量通過熱傳導(dǎo)向內(nèi)部擴(kuò)散，通過控制激光脈沖的寬度、能量、峰值功率和重復(fù)頻率等參數(shù)，使工件熔化，形成特定的熔池。由于激光焊接作為一種高質(zhì)量、高精度、低變形、高效率和高速度的焊接方法，隨著高功率CO2和高功率的YAG激光器

5、以及光纖傳輸技術(shù)的完善、金屬鉬焊接聚束物鏡等的研制成功，使其在機(jī)械制造、航空航天、汽車工業(yè)、粉末冶金、生物醫(yī)學(xué)微電子行業(yè)等領(lǐng)域的應(yīng)用越來越廣。二二. .激光焊接技術(shù)激光焊接技術(shù)激光焊接的原理激光焊接的原理 激光焊是利用激光能（可見光或紫外線）作為熱源熔化并連接工件的焊接方法。激光焊接原理激光焊接原理二二. .激光焊接技術(shù)激光焊接技術(shù)激光焊接示意圖激光焊接示意圖二二. .激光焊接技術(shù)激光焊接技術(shù)激光焊接分類激光焊接分類二二. .激光焊接技術(shù)激光焊接技術(shù)二二. .激光焊接技術(shù)激光焊接技術(shù)激光熱導(dǎo)焊激光熱導(dǎo)焊 激光熱導(dǎo)焊是在較低的激光功率密度和較長(zhǎng)的激光照射時(shí)間下，材料從表層開始逐漸熔化，隨輸入能量

6、和熱傳導(dǎo)作用，液-固界面向材料內(nèi)部遷移，最終實(shí)現(xiàn)焊接的過程。激光深熔焊（小孔焊）激光深熔焊（小孔焊） 與電子束焊接相似，高功率密度的激光束引起材料局部熔化并形成“小孔”，激光束通過“小孔”深入到熔池內(nèi)部，隨著激光束的運(yùn)動(dòng)形成連續(xù)焊縫。二二. .激光焊接技術(shù)激光焊接技術(shù)二二. .激光焊接技術(shù)激光焊接技術(shù)3、激光焊接的特點(diǎn)、激光焊接的特點(diǎn)激光焊接的主要優(yōu)點(diǎn)激光焊接的主要優(yōu)點(diǎn)（1）可實(shí)現(xiàn)深熔焊和高速焊，由于加熱范圍小，在同等功率和焊件厚度條件下，焊接熱影響區(qū)小、焊接應(yīng)力和變形小。（2）特別適合于聚焦在很小區(qū)域的微型零件、難以接近的部位或遠(yuǎn)距離的焊接。（3）屬于非接觸式焊接，不需要電極，沒有電極污染或

7、耗損的顧慮，可以一機(jī)多用。（4）可以穿透玻璃等透明物，適合于在玻璃制的密封容器里焊接鈹合金等劇毒材料；不受電磁場(chǎng)影響，能精確對(duì)準(zhǔn)焊件；不需要X射線防護(hù)，也不需要真空保護(hù)。 （5）可以焊接常規(guī)焊接方法難以焊接的材料，對(duì)熱輸入敏感的材料也可以進(jìn)行焊接，焊后無需熱處理；也可焊接異質(zhì)材料。二二. .激光焊接技術(shù)激光焊接技術(shù)（1）目前工業(yè)用激光器最大功率為25kW，可焊接的工件最大厚度約為20mm，比電子束焊小得多（2）對(duì)焊件加工、組裝、定位要求較高（3）高反射性及高導(dǎo)熱性材料如鋁、銅及其合金等，焊接性會(huì)受激光所改變。 （4）能量轉(zhuǎn)換效率太低，僅為10%-20%，難以焊接反射率高的金屬。 （5）設(shè)備昂貴

8、。 影響激光焊接的主要障礙影響激光焊接的主要障礙三三.激光焊設(shè)備及工藝激光焊設(shè)備及工藝1、激光焊接工藝及參數(shù)、激光焊接工藝及參數(shù) 脈沖激光焊主要用于微型件、精密元件和微電子元件的焊接，連續(xù)激光焊主要用于厚板深熔焊。 脈沖激光焊工藝及參數(shù)脈沖激光焊工藝及參數(shù) 脈沖激光焊類似于點(diǎn)焊，其加熱斑點(diǎn)很小，約為微米級(jí)，每個(gè)激光脈沖在金屬上形成一個(gè)焊點(diǎn)。主要用于微型、精密元件和微電子元件的焊接，它是以點(diǎn)焊或由點(diǎn)焊點(diǎn)搭接成的縫焊方式進(jìn)行的。工藝參數(shù)：工藝參數(shù)：脈沖能量、脈沖寬度、功率密度和離焦量三三.激光焊設(shè)備及工藝激光焊設(shè)備及工藝脈沖能量和脈沖寬度脈沖能量和脈沖寬度 脈沖激光焊接時(shí)，脈沖能量決定加熱能量大小

9、，它主要影響金屬的熔化量。脈沖寬度決定焊接加熱時(shí)間，它影響熔深及熱影響區(qū)的大小。三三.激光焊設(shè)備及工藝激光焊設(shè)備及工藝 三三.激光焊設(shè)備及工藝激光焊設(shè)備及工藝離焦量離焦量F是指焊接時(shí)焊件表面離聚焦激光束最小斑點(diǎn)的距離。三三.激光焊設(shè)備及工藝激光焊設(shè)備及工藝連續(xù)激光焊工藝及參數(shù)（主要采用連續(xù)激光焊工藝及參數(shù)（主要采用CO2激光器）激光器） （1）接頭形式及裝配要求）接頭形式及裝配要求 激光焊較多采用的是對(duì)接接頭和搭接接頭。三三.激光焊設(shè)備及工藝激光焊設(shè)備及工藝（2）填充金屬（激光填絲焊）填充金屬（激光填絲焊） 激光焊適合于自熔焊，一般不填加焊接材料，但有時(shí)為了降低裝備精度、改善焊縫成形和提高焊接

10、結(jié)構(gòu)的適應(yīng)性，也需填充金屬 優(yōu)點(diǎn)：能改變焊縫化學(xué)成分，從而達(dá)到控制焊縫組織、改善成形和提高接頭力學(xué)性能的目的。在有些情況下，還能提高焊縫抗結(jié)晶裂紋的敏感性。三三.激光焊設(shè)備及工藝激光焊設(shè)備及工藝激光填絲焊的兩種方式激光填絲焊的兩種方式三三.激光焊設(shè)備及工藝激光焊設(shè)備及工藝（3)工藝參數(shù)工藝參數(shù) 連續(xù)激光焊的工藝參數(shù)包括：激光功率、焊接速度、光斑直徑、焦點(diǎn)距離和保護(hù)氣體的種類及流量。 激光功率激光功率P 是指激光器的輸出功率，沒有考慮導(dǎo)光和聚焦系統(tǒng)所引起的損失。三三.激光焊設(shè)備及工藝激光焊設(shè)備及工藝焊接速度焊接速度v 焊接速度的快慢會(huì)影響單位時(shí)間內(nèi)的熱輸入量，焊接速度過慢，則熱輸入量過大，導(dǎo)致工

11、件燒穿；焊接速度過快，則熱輸入量過小，造成工件焊不透。三三.激光焊設(shè)備及工藝激光焊設(shè)備及工藝光斑直徑光斑直徑d0 根據(jù)光的衍射理論，聚焦后激光有最小光斑直徑。提高功率密度的方式有兩個(gè)：一是提高激光功率P，它和功率密度成正比；二是減小光斑直徑，功率密度與直徑的平方成反比。因此，通過減小光斑直徑比增加功率的效果更明顯。離焦量離焦量F 離焦量不僅影響焊件表面激光光斑大小，而且影響光束的入射方向，因而對(duì)焊接熔深、焊縫寬度和焊縫橫截面形狀有較大影響。三三.激光焊設(shè)備及工藝激光焊設(shè)備及工藝保護(hù)氣體保護(hù)氣體 保護(hù)氣體作用：一是保護(hù)焊縫金屬不受有害氣體的侵襲，防止氧化污染，提高接頭的性能；二是影響焊接過程中的

12、等離子體，抑制等離子云的形成。三三.激光焊設(shè)備及工藝激光焊設(shè)備及工藝2、激光焊設(shè)備及技術(shù)參數(shù)、激光焊設(shè)備及技術(shù)參數(shù)三三.激光焊設(shè)備及工藝激光焊設(shè)備及工藝激光器組成部分：激光器組成部分：工作物質(zhì)、泵浦源、光學(xué)諧振腔工作物質(zhì)、泵浦源、光學(xué)諧振腔三三.激光焊設(shè)備及工藝激光焊設(shè)備及工藝焊接領(lǐng)域目前主要采用兩種激光器：YAG固體激光器（含Nd3+的Yttrium-Aluminium-Garnet，簡(jiǎn)稱YAG)；CO2氣體激光器。三三.激光焊設(shè)備及工藝激光焊設(shè)備及工藝四四.激光焊接的應(yīng)用激光焊接的應(yīng)用激光焊接應(yīng)用激光焊接應(yīng)用汽車制造汽車制造四四.激光焊接的應(yīng)用激光焊接的應(yīng)用用激光可以焊接一些要求強(qiáng)度高、變形