大族激光焊接工藝

1、大族激光焊接工藝大族激光焊接工藝1. 激光焊接概述激光焊接是激光材料加工技術(shù)應(yīng)用的重要方面之一， 大族激光激 光焊接機(jī)主要分為脈沖激光焊接和連續(xù)激光焊接兩種。脈沖激光主要 用于1 mm厚度以內(nèi)薄壁金屬材料的點(diǎn)焊和縫焊，其焊接過程屬于熱 傳導(dǎo)型，即激光輻射加熱工件表面，再通過熱傳導(dǎo)向材料內(nèi)部擴(kuò)散， 通過控制激光脈沖的波形，寬度，峰值功率和重復(fù)頻率等參數(shù)，使工 件之間形成良好的連接。在3C產(chǎn)品外殼、鋰電池，電子元器件、模 具補(bǔ)焊等行業(yè)有著大量的應(yīng)用。脈沖激光焊接最大的優(yōu)點(diǎn)是工件整體 很小，熱影響范圍小，工件變形小。連續(xù)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

2、材都應(yīng)該使用這 種激光器。其焊接機(jī)理是基于小孔效應(yīng)的深熔焊，深寬比大，可達(dá)到5: 1以上，焊接速度快，熱變形小。在機(jī)械、汽車、船舶等行業(yè)有 著廣泛的應(yīng)用。還有一部分小功率連續(xù)激光器，功率在幾十到幾百瓦 之間，它們?cè)谒芰虾附蛹凹す忖F焊這些行業(yè)使用得比較多2. 激光器工作原理：2.1 YAG激光器的工作原理：激光電源首先把脈沖氙燈點(diǎn)著，通過激光電源對(duì)氙燈脈沖放電， 形成一定頻率，一定脈寬的光波，該光波經(jīng)過聚光腔輻射到Nd 3+：YAG激光晶體上，激發(fā)Nd3+: YAG激光晶體發(fā)光，再經(jīng)過激光諧振腔 諧振之后，發(fā)出波長(zhǎng)為1064n脈沖激光，該脈沖激光經(jīng)過擴(kuò)束、反射、（或經(jīng)光纖傳輸）聚焦后打在所要焊接

3、的物體上；在 PLC或工業(yè)PC機(jī) 的控制下，移動(dòng)數(shù)控工作臺(tái)，從而完成焊接。焊接時(shí)所需要的脈沖激 光的頻率、脈寬、波形、工作臺(tái)速度、移動(dòng)方向均可用單片機(jī)、PLC或工業(yè)PC機(jī)來(lái)控制，通過對(duì)激光的頻率、脈寬的不同設(shè)定可調(diào)節(jié)控 制脈沖激光的能量。2.2光纖激光器的工作原理：當(dāng)泵浦光通過光纖中的稀土離子時(shí)， 就會(huì)被稀土離子所吸收。這 時(shí)吸收光子能量的稀土原子電子就會(huì)激勵(lì)到較高激射能級(jí)，從而實(shí)現(xiàn)離子數(shù)反轉(zhuǎn)，反轉(zhuǎn)后的離子數(shù)就會(huì)以輻射形式從高能級(jí)轉(zhuǎn)移到基態(tài)， 并且釋放出能量，完成受激輻射。光纖激光器產(chǎn)生的激光通過光纖輸 出，并與配套的工作臺(tái)配合，完成相應(yīng)的焊接。光纖激光器分為脈沖 光纖激光器和連續(xù)光纖激光器。

4、其中，脈沖光纖激光器可通過激光的 峰值功率、頻率、脈寬的設(shè)定來(lái)調(diào)節(jié)激光脈沖單點(diǎn)能量； 連續(xù)光纖激 光器則通過設(shè)定平均激光功率來(lái)調(diào)節(jié)輸出激光功率。 半導(dǎo)體激光器的 工作原理：通過一定的激勵(lì)方式，在半導(dǎo)體物質(zhì)的能帶（導(dǎo)帶與價(jià)帶） 之間，或者半導(dǎo)體物質(zhì)的能帶與雜質(zhì)（受主或施主）能級(jí)之間，實(shí)現(xiàn) 非平衡載流子的粒子數(shù)反轉(zhuǎn)，當(dāng)處于粒子數(shù)反轉(zhuǎn)狀態(tài)的大量電子與空 穴復(fù)合時(shí)，便產(chǎn)生受激發(fā)射作用。半導(dǎo)體激光器產(chǎn)生的激光也可通過 光纖輸出進(jìn)行焊接。3激光焊接特點(diǎn)：大族激光激光焊接是一種新型的焊接方式，激光焊接主要針對(duì)薄 壁材料、精密零件的焊接，可實(shí)現(xiàn)點(diǎn)焊、對(duì)接焊、疊焊、密封焊等, 其特點(diǎn)有：具有高的深寬比，焊縫寬度

5、小，熱影響區(qū)小，變形小，焊 接速度快。焊縫平整、美觀，焊后無(wú)需處理或只需簡(jiǎn)單處理工序。焊 縫質(zhì)量高，無(wú)氣孔，可減少和優(yōu)化母材雜質(zhì)，組織焊后可細(xì)化，焊縫 強(qiáng)度、韌性至少相當(dāng)于甚至超過母材金屬。 可精確控制，聚焦光點(diǎn)小， 可高精度定位，易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化?？蓪?shí)現(xiàn)某些異種材料間的焊接。 激光 焊接具有很多優(yōu)點(diǎn)。激光焊接可以將熱量降到最低的需要量， 熱影響 區(qū)金相變化范圍小，而且因熱傳導(dǎo)所導(dǎo)致的變形也很低； 不需使用電 極，沒有電極污染或受損的顧慮；激光束易于聚焦、對(duì)準(zhǔn)及受光學(xué)儀 器所導(dǎo)引，可放置在離工件適當(dāng)?shù)木嚯x，且可在工件周圍的機(jī)具或障 礙間再導(dǎo)引，其他焊接法則因受到上述的空間限制而無(wú)法發(fā)揮作用； 工件

6、可放置在封閉的空間內(nèi)，激光束可聚焦在很小的區(qū)域，可焊接小 型或間隔相近的部件。另外激光焊接可焊材質(zhì)的種類范圍很大， 可以 相互接合各種異質(zhì)材料，并且易于以自動(dòng)化進(jìn)行高速焊接，也可以數(shù) 位或電腦控制；用激光焊接薄材或細(xì)徑線材時(shí)，不會(huì)像電弧焊接容易 有回熔的困擾，而且激光焊接不受磁場(chǎng)所影響，能精確地對(duì)準(zhǔn)焊件。 激光焊接也有一些缺點(diǎn)，主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。一是焊件位置需 非常精確，務(wù)必在激光束的聚焦范圍內(nèi)；二是焊件需使用夾具時(shí)，必 須確保焊件的最終位置需與激光束將沖擊的焊點(diǎn)對(duì)準(zhǔn)； 三是最大可焊 厚度受到限制，滲透厚度遠(yuǎn)超過 19mm勺工件在生產(chǎn)線上不適合使用 激光焊接。四是當(dāng)進(jìn)行中能量至高能量的激

7、光束焊接時(shí)， 需使用等離 子控制器將熔池周圍的離子化氣體驅(qū)除，以確保焊道的再出現(xiàn)。最后, 能量轉(zhuǎn)換效率太低，通常小于10%旱道快速凝固，可能有氣孔及脆化的顧慮，并且設(shè)備昂貴。4. 激光焊接機(jī)系列大族激光目前激光焊接機(jī)產(chǎn)銷量位于全球前三位， 精深的焊接技 術(shù)研發(fā)、完善成熟的配套能力，為各行業(yè)提供最合適的焊接加工解決 方案。脈沖激光主要用于1mn厚度以內(nèi)薄壁金屬材料的點(diǎn)焊和縫焊， 其焊接過程屬于熱傳導(dǎo)型，即激光輻射加熱工件表面，再通過熱傳導(dǎo) 向材料內(nèi)部擴(kuò)散，通過控制激光脈沖的波形，寬度，峰值功率和重復(fù) 頻率等參數(shù)，使工件之間形成良好的連接。在3C產(chǎn)品外殼、鋰電池、 電子元器件、模具補(bǔ)焊等行業(yè)有著大

8、量的應(yīng)用。 脈沖激光焊接最大的 優(yōu)點(diǎn)是工件整體溫升很小，熱影響范圍小，工件變形小。連續(xù)激光焊 接大部分都是高功率激光器，功率在500瓦以上，一般1mn以上的板 材都應(yīng)該使用這種激光器。其焊接機(jī)理是基于小孔效應(yīng)的深熔焊， 深 寬比大，可達(dá)到5 : 1以上，焊接速度快，熱變形小。在機(jī)械、汽車、 船舶等行業(yè)有著廣泛的應(yīng)用。還有一部分小功率連續(xù)激光器，功率在 幾十到幾百瓦之間，它們?cè)谒芰虾附蛹凹す忖F焊這些行業(yè)使用得比較 多。5. 可焊接材料及行業(yè)應(yīng)用：大族激光激光焊接可應(yīng)用于鈦、鎳、錫、鋅、銅、鋁、鉻、鈮、 金、銀等多種金屬及其合金，及鋼、可伐合金等合金的同種材料的焊 接，也可應(yīng)用于銅-鎳、鎳-鈦、銅

9、-鈦、鈦-鉬、黃銅-銅、低碳鋼- 銅等多種異種金屬間的焊接。廣泛應(yīng)用于手機(jī)通訊、電子元件、眼鏡 鐘表、首飾飾品、五金制品、精密器械、醫(yī)療器械、汽車配件、工藝禮品等行業(yè)。6. 發(fā)展前景：在中國(guó)，激光產(chǎn)業(yè)的未來(lái)發(fā)展方向，應(yīng)是實(shí)現(xiàn)激光產(chǎn)業(yè)與傳統(tǒng)產(chǎn) 業(yè)的緊密結(jié)合，用先進(jìn)的激光制造技術(shù)改造傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)， 不僅提升著傳 統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，同時(shí)也借助傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的優(yōu)勢(shì)，使自身取得廣闊的發(fā)展 空間，激光焊接技術(shù)也是如此。武漢鋼鐵公司采用激光焊接設(shè)備， 攻 克了自70年代以來(lái)該廠硅鋼薄板鋼卷“帶廢”出廠的產(chǎn)品質(zhì)量難關(guān)。 據(jù)統(tǒng)計(jì)分析，使用激光技術(shù)，全國(guó)僅冶金行業(yè)每年就可降低成本20 億兀以上。隨著加入 WTO中國(guó)正在迅速形成“全球制造基地”，中國(guó) 激光加工應(yīng)用市場(chǎng)也獲得快速增長(zhǎng)。海外投資者和海外激光同行正在 搶灘這一市場(chǎng)。因此中國(guó)的激光加工技術(shù)急需有一個(gè)大的突破，激光加工技術(shù)產(chǎn)業(yè)化急需有一個(gè)大的發(fā)展。國(guó)內(nèi)從事激光器和激光加工技 術(shù)系統(tǒng)研發(fā)、生產(chǎn)的企業(yè)正面臨極好機(jī)遇和挑戰(zhàn)。激光焊接在21世紀(jì)將進(jìn)入高速發(fā)展時(shí)期。隨著各類激光發(fā)生器向大功率化、輕便化和 經(jīng)濟(jì)化的發(fā)展，激光焊接由于能源高度集中和熱影響區(qū)小， 并且激光 束具有可以在大氣中焊接的優(yōu)點(diǎn)，既可以對(duì)大型構(gòu)件作深熔焊又