激光焊接机原理.pptx

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1、目录激光加工简介1激光焊接机原理2 激光焊接机的工艺参数3 激光焊接发展及应用举例4第1页/共23页激光加工简介激光加工的一般原理 激光加工是利用高能量密度的激光束作为热源的一种高效精密的加工方法，它是利用激光高强度、高亮度、优异的方向性、单色性的特性，通过一系列的光学系统聚焦成平行度很高的微细光束（直径几微米至几十微米），获得极高的能量（)密度照射到材料上，使材料在极短的时间内（千分之几秒甚至更短）熔化甚至气化，以达到加热和去除材料的目的。第2页/共23页激光加工简介激光加工特点 适应性强：激光加工的功率密度高，几乎能加工任何材料，如各种金属、陶瓷、石英、金刚石、橡胶等。加工精度高：激光束可

2、聚焦成微米级的光斑（理论上直径可小 于1um），适合精密微细加工。加工质量好：激光加工能量密度高，热作用时间很短，整个加 工区几乎不受热的影响，工件热变形极小，故可 加工对热冲击敏感的材料。加工速度快：激光加工只需0.01s，切割比常规方法提高效率率 效率高 820倍，激光焊接可提高效率30倍，微调薄膜电 阻可提高1000倍，提高精度12个数量级。第3页/共23页激光加工简介激光加工特点 容易实现自动：激光束传输方便，易于控制，便于与机器人 、自动检测、计算机数字控制等先进技术相 结合。通用性强：用一台激光器给变不同的导光系统，可以处 理各种形状和尺寸的工件。也可以选择适当 的加工条件，用同一

3、台装置进行切割、打孔 、焊接和表面处理等多种加工。节能节材：激光束的能量利用率为常规加工工艺的 101000倍，激光切割可以节省材料 15%30%。第4页/共23页激光焊接机第5页/共23页第6页/共23页激光焊接机原理 激光焊接是将高强度的激光束辐射至金属面，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形成焊接。第7页/共23页激光焊接机原理1、热传导焊接：当激光照射在材料表面时，一部分激光被反射，一部分被材料吸收，将光能转化为热能而加热熔化，材料表面层的热以热传导的方式继续向材料深处传递，最后将两焊件熔接在一起。激光焊接的机理有两种：第8页/共23页激光焊接机2、激

4、光深熔焊:当功率密度比较大的激光束照射到材料表面时，材料吸收光能转化为热能，材料被加热熔化至汽化，产生大量的金属蒸汽，在蒸汽退出表面时产生的反作用力下，使熔化的金属液体向四周排挤，形成凹坑，随着激光的继续照射，凹坑穿人更深，当激光停止照射后，凹坑周边的熔液回流，冷却凝固后将两焊件焊接在起。第9页/共23页激光焊接工艺参数激光焊接的主要参数离焦量焊接速度激光模式坡口间隙保护气体脉冲参数激光功率第10页/共23页激光焊接的工艺参数Add Your Title对于一般激光焊接的工艺参数：对于一般激光焊接的工艺参数：(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

5、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 第11页/共23页激光焊接工艺参数(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6098%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。(3)激光脉冲宽度：脉宽是脉冲激光焊接的重要参数之一，它既是区 别于材料去

6、除和材料熔化的重要参数，也是决 定加工设备造价及体积的关键参数。第12页/共23页激光焊接工艺参数(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，因为激光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。离焦方式有两种：正离焦与负离焦。焦平面位于工件上方为正离焦，反之为负离焦。按几何光学理论，当正负离焦平面与焊接平面距离相等时，所对应平面上功率密度近似相同，但实际上所获得的熔池形状不同。负离焦时，可获得更大的熔深，这与熔池的形成过程有关。实验表明，当要求熔深较大时，采用负离焦；焊接薄材料时，宜用正离焦。第13页/共23页激光焊接工艺参

7、数对于激光深熔焊接的主要工艺参数：对于激光深熔焊接的主要工艺参数：(1)(1)激光功率：激光焊接中存在一个激光能量密度阈值，低于此激光功率：激光焊接中存在一个激光能量密度阈值，低于此 值，熔深很浅，一旦达到或超过此值，熔深会大幅值，熔深很浅，一旦达到或超过此值，熔深会大幅 度提高。只有当工件上的激光功率密度超过阈值度提高。只有当工件上的激光功率密度超过阈值 （与材料有关），等离子体才会产生，这标志着稳定（与材料有关），等离子体才会产生，这标志着稳定 深熔焊的进行。深熔焊的进行。(2)(2)光束焦斑；光束斑点大小是激光焊接的最重要变量之一，因为光束焦斑；光束斑点大小是激光焊接的最重要变量之一，因

8、为 它决定功率密度。它决定功率密度。(3)(3)焊接速度：焊接速度对熔深影响较大，提高速度会使熔深变焊接速度：焊接速度对熔深影响较大，提高速度会使熔深变 浅，但速度过低又会导致材料过度熔化、工件焊穿。浅，但速度过低又会导致材料过度熔化、工件焊穿。所以，对一定激光功率和一定厚度的某特定材料有所以，对一定激光功率和一定厚度的某特定材料有 一个合适的焊接速度范围，并在其中相应速度值时一个合适的焊接速度范围，并在其中相应速度值时 可获得最大熔深。可获得最大熔深。第14页/共23页激光焊接工艺参数Your Text(4)保护气体：激光焊接过程常使用惰性气体来保护熔池。大多数 应用场合则常使用氦、氩、氮等

9、气体作保护，使工 件在焊接过程中免受氧化。(5)透镜焦距：焊接时通常采用聚焦方式会聚激光，一般选用 63254mm焦距的透镜。(6)焦点位置：焊接时，为了保持足够功率密度，焦点位置至关重 要。焦点与工件表面相对位置的变化直接影响焊缝 宽度与深度。第15页/共23页激光焊接工艺参数Your Text(3)(3)材料吸收值：材料对激光的吸收取决于材料的一些重要性能，材料吸收值：材料对激光的吸收取决于材料的一些重要性能，如吸收率、反射率、热导率、熔化温度、蒸发温如吸收率、反射率、热导率、熔化温度、蒸发温 度等，其中最重要的是吸收率。度等，其中最重要的是吸收率。(8)激光束位置：对不同的材料进行激光焊

10、接时，激光束位置控制 着焊缝的最终质量，特别是对接接头的情况比搭 接结头的情况对此更为敏感。9)焊接起始、终止点的激光功率渐升、渐降控制。激光深熔焊接时，不管焊缝深浅，小孔现象始终存在。当焊接过程终止、关闭功率开关时，焊缝尾端将出现凹坑。另外，当激光焊层覆盖原先焊缝时，会出现对激光束过度吸收，导致焊件过热或产生气孔。第16页/共23页激光焊接发展及应用举例激光点焊激光热传 导焊接激光深熔 焊接激光钎焊激光-电弧复合焊接激光焊接技术脉冲激光 焊接激光填丝焊接第17页/共23页激光焊接发展及应用举例汽车传动零部件激光焊接第18页/共23页激光焊接发展及应用举例 用激光可以焊接一些要求强度高、变形小,用传统方法无法焊接的特种材料的汽车零部件第19页/共23页激光焊接发展及应用举例第20页/共23页Add Your TextAdd Your TextAdd Your Text激光焊接发展及应用举例第21页/共23页第22页/共23页感谢您的观看！第23页/共23页