大族激光焊接工藝

1、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 m m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3 C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以上的板材都應(yīng)該使用這種激光器。其焊接

2、機(jī)理是基于小孔效應(yīng)的深熔焊，深寬比大，可達(dá)到51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，它們在塑料焊接及激光釬焊這些行業(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)Nd 3+: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的物體上；在PLC或工業(yè)PC機(jī)的控制下，移動數(shù)

3、控工作臺，從而完成焊接。焊接時所需要的脈沖激光的頻率、脈寬、波形、工作臺速度、移動方向均可用單片機(jī)、PLC或工業(yè)PC機(jī)來控制，通過對激光的頻率、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，就會被稀土離子所吸收。這時吸收光子能量的稀土原子電子就會激勵到較高激射能級，從而實(shí)現(xiàn)離子數(shù)反轉(zhuǎn)，反轉(zhuǎn)后的離子數(shù)就會以輻射形式從高能級轉(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。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)定來調(diào)節(jié)

4、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：通過一定的激勵方式，在半導(dǎo)體物質(zhì)的能帶（導(dǎo)帶與價帶）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，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，激光焊接主要針對薄壁材料、精密零件的焊接，可實(shí)現(xiàn)點(diǎn)焊、對接焊、疊焊、密封焊等，其特點(diǎn)有：具有高的深寬比，焊縫寬度小，熱影響區(qū)小，變形小，焊接速度快。焊縫平整、美觀，焊后無需處理或只需簡單處理工序

5、。焊縫質(zhì)量高，無氣孔，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?？删_控制，聚焦光點(diǎn)小，可高精度定位，易實(shí)現(xiàn)自動化?？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法發(fā)揮作用；工件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

6、，可以相互接合各種異質(zhì)材料，并且易于以自動化進(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，不會像電弧焊接容易有回熔的困擾，而且激光焊接不受磁場所影響，能精確地對準(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，必須確保焊件的最終位置需與激光束將沖擊的焊點(diǎn)對準(zhǔn)；三是最大可焊厚度受到限制，滲透厚度遠(yuǎn)超過19mm的工件在生產(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光束焊接時，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%焊道快速凝固，可能

7、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1mm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1mm以上的板材

8、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51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，它們在塑料焊接及激光釬焊這些行業(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- 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

9、中國，激光產(chǎn)業(yè)的未來發(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，同時也借助傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的優(yōu)勢，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)，全國僅冶金行業(yè)每年就可降低成本億元以上。隨著加入WTO 中國正在迅速形成“全球制造基地”，中國激光加工應(yīng)用市場也獲得快速增長。海外投資者和海外激光同行正在搶灘這一市場。因此中國的激光加工技術(shù)急需有一個大的突破，激光加工技術(shù)產(chǎn)業(yè)化急需有一個大的發(fā)展。國內(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)，既可以對大型構(gòu)件作深熔焊又可以