激光焊接原理

关于激光焊接工艺相关知识

一、激光基本原理

1、LASER是什么意思

Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation(通过诱导放出实现光能增幅)的英语开头字母

2、激光产生的原理

激光――“受激辐射放大”是通过强光照射激光发生介质，使介质内部原子的电子获得能量，受激而使电子运动轨道发生迁移，由低能态变为高能态。处于激发态的原子，受外界辐射感应，使处于激发态的原子跃迁到低能态，同时发出一束光；这束光在频率、相位、传播方向、偏振等方面和入射光完全一致，此时的光为受激辐射光。

为了得到高能量密度、高指向性的激光，必须要有封闭光线的谐振腔，使观光束在置于激光发生介质两侧的反射镜之间往复振荡，进而提高光强，同时提高光的方向性。含有钕(ND)的YAG结晶体发生的激光是一种人眼看不见的波长为1.064um的近红外光。这种光束在微弱的受激发情况下，也能实现连续发振。YAG晶体是宝石钇铝石榴石的简称，具有优异的光学特性，是最佳的激光发振用结晶体。

3、激光的主要特长

a、单色性――激光不是已许多不同的光混一合而成的，它是最纯的单色光(波长、频率)

b、方向性――激光传播时基本不向外扩散。

c、相干性――激光的位相(波

激光焊接

激光焊接是利用高能量密度的激光束作为热源的一种高效精密焊接方法。激光焊接是激光材料加工技术应用的重要方面之一。20世纪70年代主要用于焊接薄壁材料和低速焊接，焊接过程属热传导型，即激光辐射加热工件表面，表面热量通过热传导向内部扩散，通过控制激光脉冲的宽度、能量、峰值功率和重复频率等参数，使工件熔化，形成特定的熔池。由于其独特的优点，已成功应用于微、小型零件的精密焊接中。

我国的激光焊接处于世界先进水平，具备了使用激光成形超过12平方米的复杂钛合金构件的技术和能力，并投入多个国产航空科研项目的原型和产品制造中。 2013年10月，中国焊接专家获得了焊接领域最高学术奖--布鲁克奖。

激光焊接的技术原理

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。

激光器分类

用于焊接的主要有两种激光, 即CO2 激光和Nd:YAG激光。CO2 激光和Nd: YAG激光都是肉眼不可见红外光。Nd: YAG激光产生的光束

激光焊接

激光焊接是利用高能量密度的激光束作为热源的一种高效精密焊接方法。激光焊接是激光材料加工技术应用的重要方面之一。20世纪70年代主要用于焊接薄壁材料和低速焊接，焊接过程属热传导型，即激光辐射加热工件表面，表面热量通过热传导向内部扩散，通过控制激光脉冲的宽度、能量、峰值功率和重复频率等参数，使工件熔化，形成特定的熔池。由于其独特的优点，已成功应用于微、小型零件的精密焊接中。

我国的激光焊接处于世界先进水平，具备了使用激光成形超过12平方米的复杂钛合金构件的技术和能力，并投入多个国产航空科研项目的原型和产品制造中。 2013年10月，中国焊接专家获得了焊接领域最高学术奖--布鲁克奖。

激光焊接的技术原理

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。

激光器分类

用于焊接的主要有两种激光, 即CO2 激光和Nd:YAG激光。CO2 激光和Nd: YAG激光都是肉眼不可见红外光。Nd: YAG激光产生的光束

塑料的激光焊接

摘要:塑料激光焊接的特点与金属材料的激光焊接有较大的不同。本文论述了塑料激光焊接的基本原理、所用的激光设备，焊接工艺以及塑料激光焊接在工业生产中的应用。塑料激光焊接的工艺涉及焊接吸收剂、激光波长、被焊材料的特性和要求、加工系统控制软件等等。

关键词：塑料 激光焊接 工艺 应用

一、前言

自上世纪60年代问世以来，激光以其相干性好、能量密度高、准直性好等优异特性，在现代工业的各个方面得到了广泛的应用。在材料加工领域，激光用来进行金属材料的切割、焊接、表面相变硬化、合金化、熔覆、打孔、打标、辅助切削、直接制造、快速成形、清洗及微细加工等等。利用激光来焊接金属材料有许多优越性：方便快捷、焊缝小、焊接影响区域小，对原材料性质和形态的改变均很小；易于实现数控控制，可以焊接形状特殊的工件；激光能量集中、作用时间短，可以焊接薄板、金属丝等传统焊接工艺难以加工的材料以及精密、微小、排列密集、受热敏感的材料，等等。激光焊接在金属材料加工中的应用越来越普遍，正逐步从特种加工转变为常规加工工艺。

随着石油的大规模开采使用和石油化工工业的高速发展，塑料作为一种工程材料，成本低廉、获取方便（石油炼化工业的产品）、加工成型技术简单快捷

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

脉冲激光焊接工艺

脉冲激光焊接工艺

脉冲激光焊接工艺

概述1、激光焊接是一种新兴的焊接工艺，它 相对各种传统焊接最大的优势就是热影响 范围小，变形小，焊缝精美。 2、脉冲激光焊接一般用于点焊和中小功 率的缝焊，焊接厚度一般不大于1mm。

脉冲激光焊接工艺

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。 3、激光峰值功率：激光在实际出光时的瞬间功 率。由于我们是使用脉冲激光，激光峰值功率等 于平均功率除以占空比。在我们的机器上一般是 几个千瓦的数量级。

脉冲激光焊接工艺

激光波形解释脉宽=5ms 频率=1000/20=50Hz 峰值功率=1KW 平均功率=1×5÷20=250W 1

脉冲激光焊接工艺

在脉冲激光焊中用到的一些名词

激光功率密度：单位面积内的激光功率。等于激 光峰值功率除以光斑面积。用于焊接一般是 104W/cm2 ~105W/cm2级别。

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

脉冲激光焊接工艺

脉冲激光焊接工艺

脉冲激光焊接工艺

概述1、激光焊接是一种新兴的焊接工艺，它 相对各种传统焊接最大的优势就是热影响 范围小，变形小，焊缝精美。 2、脉冲激光焊接一般用于点焊和中小功 率的缝焊，焊接厚度一般不大于1mm。

脉冲激光焊接工艺

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。 3、激光峰值功率：激光在实际出光时的瞬间功 率。由于我们是使用脉冲激光，激光峰值功率等 于平均功率除以占空比。在我们的机器上一般是 几个千瓦的数量级。

脉冲激光焊接工艺

激光波形解释脉宽=5ms 频率=1000/20=50Hz 峰值功率=1KW 平均功率=1×5÷20=250W 1

脉冲激光焊接工艺

在脉冲激光焊中用到的一些名词

激光功率密度：单位面积内的激光功率。等于激 光峰值功率除以光斑面积。用于焊接一般是 104W/cm2 ~105W/cm2级别。

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

米亚奇公司 Nd（钕）:YAG激光器激光焊接指南

米亚奇公司2003年版

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目录

1.激光基础 1.1介绍

1.2激光产生的原理 1.3Nd:YAG激光的介质 1.4泵浦源 1.5谐振器

1.6激光安全

2.激光焊接基本原理 2.1脉冲激光焊接 2.1.1实时功率反馈 2.1.2输出功率斜波 2.1.3脉冲的成形 2.1.4时间的分配 2.1.5能量分配 2.1.6光束的传输 2.1.7聚焦头

2.2激光是怎么实现焊接的 2.3主要焊接参数

2.3.1接缝设计与配合 2.3.2部分聚焦

2.3.3材料的选择和其表面镀层 2.4激光的参数 2.4.1名词术语 2.4.2光学系统

1 / 17

2.4.3聚焦镜片

2.4.4峰值功率和脉冲宽度 2.4.5接缝的焊接 2.4.6保护气体 2.5焊接举例

《激光原理》习题解答第一章习题解答

1 为了使氦氖激光器的相干长度达到1KM，它的单色性??解答：设相干时间为?，则相干长度为光速与相干时间的乘积，即

?0应为多少？

Lc???c

根据相干时间和谱线宽度的关系

???c1??cLc

又因为

???0??????0??，?0??0，?0?632.8nm

由以上各关系及数据可以得到如下形式： 单色性=

?0??0=

?0632.8nm?6.328?10?10 =12Lc1?10nm?3000MHZ输出1瓦连续功率，问每秒钟

解答完毕。

2 如果激光器和微波激射器分别在10μｍ、500nm和?从激光上能级向下能级跃迁的粒子数是多少。

解答：功率是单位时间内输出的能量，因此，我们设在dt时间内输出的能量为dE，则 功率=dE/dt

激光或微波激射器输出的能量就是电磁波与普朗克常数的乘积，即

dE?nh?，其中n为dt时间内输出的光子数目，这些光子数就等于腔内处在高能级的激发粒子在dt时间辐射跃迁到低能级的数目（能级间的频率为ν）。

由以上分析可以得到如下的形式：

n?dE功率?dt? h?h?每秒钟发射的光子数目为：N=n/dt,带入上式，得到：

n功率1?Js?每秒钟发射的光子数?N???s?1

绿色激光原理 1 引言

近来，便携式移动显示市场由于需求的急剧增长而吸引了大量的关注。但是，缺少高亮度的绿光光源成为限制移动显示市场成长的关键问题。尽管发光二极管(LED)已经被作为光源用于第一代移动显示设备中，但LED光源(特别是绿光LED)的效率和亮度无法满足高亮度微投影市场的需求。为了达到更高的亮度、长寿命和更丰富的色彩，基于激光技术的显示设备被认为更具有优势。在激光二极管市场，红色和蓝色的半导体二极管已经成熟并且在显示设备中得到广泛应用。尽管最近绿色半导体激光器技术已经取得了一定的进展，但是已报道的研究结果还远远不能满足激光显示的要求。绿色半导体激光器距离批量的商业化应用还有一段较长的距离。因此，低成本紧凑型绿光光源成为目前激光显示产业发展的技术瓶颈。为推动激光显示产业的发展，各国的研究人员正全力进行绿光激光器的研究。

除了从半导体激光器直接产生绿光外，当前最常用也最成熟的获得绿光的技术是使用非线性光学晶体将全固态激光器产生的1064 nm的红外光倍频为532 nm的绿光。倍频绿光激光器通常分为单通倍频和腔内倍频两种类型，单通倍频由于需要的非线性光学晶体长，体积大，并且温度控制要求严格，不适合应用于消费类工业产品中。当前开发激光显示用