大族激光焊接工艺

大族激光焊接工艺

1.激光焊接概述

激光焊接是激光材料加工技术应用的重要方面之一，大族激光激光焊接机主要分为脉冲激光焊接和连续激光焊接两种。脉冲激光主要用于1 m m厚度以内薄壁金属材料的点焊和缝焊，其焊接过程属于热传导型，即激光辐射加热工件表面，再通过热传导向材料内部扩散，通过控制激光脉冲的波形，宽度，峰值功率和重复频率等参数，使工件之间形成良好的连接。在3 C产品外壳、锂电池，电子元器件、模具补焊等行业有着大量的应用。脉冲激光焊接最大的优点是工件整体很小，热影响范围小，工件变形小。连续激光焊接大部分都是高功率激光器，功率在5 0 0瓦以上，一般1 m m以上的板材都应该使用这种激光器。其焊接机理是基于小孔效应的深熔焊，深宽比大，可达到5︰1以上，焊接速度快，热变形小。在机械、汽车、船舶等行业有着广泛的应用。还有一部分小功率连续激光器，功率在几十到几百瓦之间，它们在塑料焊接及激光钎焊这些行业使用得比较多

2.激光器工作原理：

2.1 YAG激光器的工作原理：

激光电源首先把脉冲氙灯点着，通过激光电源对氙灯脉冲放电，形成一定频率，一定脉宽的光波，该光波经过聚光腔辐射到Nd 3+：YAG激光晶体上，激发Nd 3+:YAG激光晶体发光，再经过激光谐振腔谐振之后，发出波长为1064n脉冲激光，该脉冲激光经过扩束、反射、

(或经光纤传输)聚焦后打在所要焊接的物体上；在PLC或工业PC机的控制下，移动数控工作台，从而完成焊接。焊接时所需要的脉冲激光的频率、脉宽、波形、工作台速度、移动方向均可用单片机、PLC或工业PC机来控制，通过对激光的频率、脉宽的不同设定可调节控制脉冲激光的能量。

2.2光纤激光器的工作原理：

当泵浦光通过光纤中的稀土离子时，就会被稀土离子所吸收。这时吸收光子能量的稀土原子电子就会激励到较高激射能级，从而实现离子数反转，反转后的离子数就会以辐射形式从高能级转移到基态，并且释放出能量，完成受激辐射。光纤激光器产生的激光通过光纤输出，并与配套的工作台配合，完成相应的焊接。光纤激光器分为脉冲光纤激光器和连续光纤激光器。其中，脉冲光纤激光器可通过激光的峰值功率、频率、脉宽的设定来调节激光脉冲单点能量；连续光纤激光器则通过设定平均激光功率来调节输出激光功率。半导体激光器的工作原理：通过一定的激励方式，在半导体物质的能带（导带与价带）之间，或者半导体物质的能带与杂质（受主或施主）能级之间，实现非平衡载流子的粒子数反转，当处于粒子数反转状态的大量电子与空穴复合时，便产生受激发射作用。半导体激光器产生的激光也可通过光纤输出进行焊接。

3. 激光焊接特点：

大族激光激光焊接是一种新型的焊接方式，激光焊接主要针对薄壁材料、精密零件的焊接，可实现点焊、对接焊、叠焊、密封焊等，

其特点有：具有高的深宽比，焊缝宽度小，热影响区小，变形小，焊接速度快。焊缝平整、美观，焊后无需处理或只需简单处理工序。焊缝质量高，无气孔，可减少和优化母材杂质，组织焊后可细化，焊缝强度、韧性至少相当于甚至超过母材金属。可精确控制，聚焦光点小，可高精度定位，易实现自动化。可实现某些异种材料间的焊接。激光焊接具有很多优点。激光焊接可以将热量降到最低的需要量，热影响区金相变化范围小，而且因热传导所导致的变形也很低；不需使用电极，没有电极污染或受损的顾虑；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的距离，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作用；工件可放置在封闭的空间内，激光束可聚焦在很小的区域，可焊接小型或间隔相近的部件。另外激光焊接可焊材质的种类范围很大，可以相互接合各种异质材料，并且易于以自动化进行高速焊接，也可以数位或电脑控制；用激光焊接薄材或细径线材时，不会像电弧焊接容易有回熔的困扰，而且激光焊接不受磁场所影响，能精确地对准焊件。激光焊接也有一些缺点，主要表现在以下几个方面。一是焊件位置需非常精确，务必在激光束的聚焦范围内；二是焊件需使用夹具时，必须确保焊件的最终位置需与激光束将冲击的焊点对准；三是最大可焊厚度受到限制，渗透厚度远超过19mm的工件在生产线上不适合使用激光焊接。四是当进行中能量至高能量的激光束焊接时，需使用等离子控制器将熔池周围的离子化气体驱除，以确保焊道的再出现。最后，能量转换效率太低，通常小于10%焊道快速凝固，可能有气孔及脆化

的顾虑，并且设备昂贵。

4.激光焊接机系列

大族激光目前激光焊接机产销量位于全球前三位，精深的焊接技术研发、完善成熟的配套能力，为各行业提供最合适的焊接加工解决方案。脉冲激光主要用于1mm厚度以内薄壁金属材料的点焊和缝焊，其焊接过程属于热传导型，即激光辐射加热工件表面，再通过热传导向材料内部扩散，通过控制激光脉冲的波形，宽度，峰值功率和重复频率等参数，使工件之间形成良好的连接。在3C产品外壳、锂电池、电子元器件、模具补焊等行业有着大量的应用。脉冲激光焊接最大的优点是工件整体温升很小，热影响范围小，工件变形小。连续激光焊接大部分都是高功率激光器，功率在500瓦以上，一般1mm以上的板材都应该使用这种激光器。其焊接机理是基于小孔效应的深熔焊，深宽比大，可达到5︰1以上，焊接速度快，热变形小。在机械、汽车、船舶等行业有着广泛的应用。还有一部分小功率连续激光器，功率在几十到几百瓦之间，它们在塑料焊接及激光钎焊这些行业使用得比较多。

5.可焊接材料及行业应用：

大族激光激光焊接可应用于钛、镍、锡、锌、铜、铝、铬、铌、金、银等多种金属及其合金，及钢、可伐合金等合金的同种材料的焊接，也可应用于铜-镍、镍-钛、铜- 钛、钛-钼、黄铜-铜、低碳钢-铜等多种异种金属间的焊接。广泛应用于手机通讯、电子元件、眼镜钟表、首饰饰品、五金制品、精密器械、医疗器械、汽车配件、工艺礼

品等行业。

6.发展前景：

在中国，激光产业的未来发展方向，应是实现激光产业与传统产业的紧密结合，用先进的激光制造技术改造传统产业，不仅提升着传统产业的发展，同时也借助传统产业的优势，使自身取得广阔的发展空间，激光焊接技术也是如此。武汉钢铁公司采用激光焊接设备，攻克了自70年代以来该厂硅钢薄板钢卷“带废”出厂的产品质量难关。据统计分析，使用激光技术，全国仅冶金行业每年就可降低成本２０亿元以上。随着加入WTO 中国正在迅速形成“全球制造基地”，中国激光加工应用市场也获得快速增长。海外投资者和海外激光同行正在抢滩这一市场。因此中国的激光加工技术急需有一个大的突破，激光加工技术产业化急需有一个大的发展。国内从事激光器和激光加工技术系统研发、生产的企业正面临极好机遇和挑战。激光焊接在21世纪将进入高速发展时期。随着各类激光发生器向大功率化、轻便化和经济化的发展，激光焊接由于能源高度集中和热影响区小，并且激光束具有可以在大气中焊接的优点，既可以对大型构件作深熔焊又可以进行微形精密焊接，今后将逐步加快其推广使用的步伐。日本已有人预言，由于激光焊接符合优质、低耗、高效、清洁、热影响区窄、接头变形小、操作灵活等技术发展方向，21世纪将逐渐成为激光焊接的时代，激光焊接的发展前景无可限量。

大族激光焊接工艺

专业：材料成型及控制工程

姓名：李科龙

学号：1233010150

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