激光焊接

前言：想要寫出一篇令人眼前一亮的文章嗎？我們特意為您整理了5篇激光焊接范文，相信會為您的寫作帶來幫助，發現更多的寫作思路和靈感。

激光焊接范文第1篇

【作者單位】：浙江萬亨機械制造公司新技術研發車間

【關鍵詞】：數控激光焊接機組成 原理 工藝

中圖分類號： P755.1 文獻標識碼： A 文章編號：

當前我國已經成為名副其實的工業大國，鈑金行業的發展勢頭很迅猛，在市場中占有的地位和分量也越來越重要，不僅給我們的企業帶來了龐大的經濟利益，也給我們居民的生產和生活帶來了便利。這個跟我們生活密切相關的相對金屬機加工比重僅占20%-30%的行業，將會隨著工業的發展扮演著重要的角色。提到鈑金大家都會想到板材的折彎、沖壓和激光切割，因為他們是鈑金車間必備的三大設備。然而僅這些設備已經不能滿足高端產品的生產能力了，當生產能力需求提高，精度要求提高，加工難度增加及特殊產品性能的需求，更重要的是可觀的利潤，那么便產生了數控激光焊接。

現代激光焊接主要用機汽車鈑金行業，一些特殊行業及加工要求高的地方。數控激光焊的產生源機制造，比起傳統的焊接技術，激光焊接擁有精度高，無需焊材等顯著優勢，通過激光焊接技術中國的空客A380節省了鉚釘重20噸之多，這20噸載重全部換成了座位數，使得能耗大幅降低。轎車的車身框架通過激光焊接出完美的外觀，壓力容器的薄板焊接從而達到意想不到的效果等等，數控激光焊接在鈑金行業中將扮演著重要的角色。

既然有著重要的角色，那么利潤也是可觀的，在鈑金加工中，當前市場上沖壓加工可以達到30%左右，激光切割大約50%，然而物以稀為貴激光焊接利潤在100-150%以上，隨著市場的進步，我相信激光焊接在鈑金加工中的市場份額將會越來越大。

數控激光焊接機的組成，首先從機械機構上來看，它有著和常規數控機床一樣的CNC電器控制系統，機械床身結構，液壓氣壓傳動及毛坯定位裝置等。然而不同的就是他的刀具系統了，傳統的數控機床用的不同規格的刀具，而數控焊接機床的刀具僅為大功率激光發射器，它是激光焊接設備關鍵部分，區別與其他機床的核心部分。

CNC電器控制部分，通過電路與可編程控制器PLC來完成，所有的用于生產的簡單的數據調節可以通過開關的形式安裝于操作面板，以便于操作師傅，方便的調節相關參數來實現一些加工功能，比如對不同厚度板材的加工及不同產品陣列孔距的參數調節等。

機械床身結構部分，根據不同的需求來制造不同的規格形式的床身。汽車飛機行業的焊接，我們可以設計成三維形式，多方向聯動的一個床身機構，實現三維曲線的焊接，在一些平面型的板材焊接加工，我們可以做成兩個方向聯動床身結構，當然這些在造價上有很大的差距。與常規數控機床相比，在工作臺上有些區別，數控激光焊，要在工作臺上做一個程序路線的模板，防止板材焊接到了工作臺上。

液壓氣動部分，是現代機床普遍采用的一種傳動形式，這樣使得機床在傳動和夾緊上更平穩，更強固。激光焊重要的一個特性是待焊接的兩塊板子的合攏性，在焊接的時候，由于沒有焊料，是通過兩塊板材瞬間溶解再凝固的原理來實現焊接的，于是在板材的夾緊和自動化傳遞上，更體現出它的重要性來。

激光焊接的主要介質是激光，也就是我們普通數控機床的刀具，普通的數控機床刀具的種類繁多，工藝易于實現，而激光焊接機床介質單一，但是為了適應不同的工藝，我們要在理論數據的基礎上，實踐中總結一些達到工藝要求的技術參數。激光焊接關鍵是大功率激光器，主要有兩大類，一類是固體激光器，又稱Nd:YAG激光器。Nd（釹）是一種稀土族元素，YAG代表釔鋁柘榴石，晶體結構與紅寶石相似。Nd:YAG激光器波長為1.06μm，主要優點是產生的光束可以通過光纖傳送，因此可以省去復雜的光束傳送系統，適用于柔性制造系統或遠程加工，通常用于焊接精度要求比較高的工件。汽車工業常用輸出功率為3-4千瓦的Nd:YAG激光器。另一類是氣體激光器，又稱CO2激光器，分子氣體作工作介質，產生平均為10.6μm的紅外激光，可以連續工作并輸出很高的功率，標準激光功率在2-5千瓦之間。

激光焊接機的工作原理是應用激光器產生的波長為1064nm的脈沖激光經過擴束、反射、聚焦后輻射加工件表面，表面熱量通過熱傳導向內部擴散，通過數字化精確控制激光脈沖的寬度、能量、峰值功率和重復頻率等參數，使工件熔化，形成特定的熔池，從而實現對被加工件的激光焊接，完成傳統工藝無法實現的精密焊接。

激光焊接的工藝參數包括功率密度，激光脈沖波形，激光脈動寬度，激光的焦距調節。

功率密度是激光加工中最關鍵的參數之一。采用較高的功率密度，在微秒時間范圍內，表層即可加熱至沸點，產生大量汽化。對于較低功率密度，表層溫度達到沸點需要經歷數毫秒，在表層汽化前，底層達到熔點，易形成良好的熔融焊接。因此，在傳導型激光焊接中，功率密度在范圍在10^4~10^6W/CM^2。

激光脈沖波形在激光焊接中是一個重要問題，尤其對于薄片焊接更為重要。當高強度激光束射至材料表面，金屬表面將會有60~98%的激光能量反射而損失掉，且反射率隨表面溫度變化。在一個激光脈沖作用期間內，金屬反射率的變化很大。

脈寬是脈沖激光焊接的重要參數之一，它既是區別于材料去除和材料熔化的重要參數，也是決定加工設備造價及體積的關鍵參數。

凸透鏡焦距調節對焊接質量的影響很大，因為激光焦點處功率過高，容易蒸發成孔，就會形成切割效應了，離開激光焦點的平面上，功率密度分布相對均勻。焦距調節有兩種情況，正離焦與負離焦。焦平面位于工件上方為正離焦，反之為負離焦。按幾何光學理論，當正負離焦平面與焊接平面距離相等時，所對應平面上功率密度近似相同，但實際上所獲得的熔池形狀不同。負離焦時，可獲得更大的熔深，這與熔池的形成過程有關。在實踐中得知，激光加熱50~200us材料開始熔化，形成液相金屬并出現瞬間汽化，并以極高的速度噴射，發出耀眼的白光。與此同時，高濃度汽體使液相金屬運動至熔池邊緣，在熔池中心形成凹陷。當負離焦時，材料內部功率密度比表面還高，易形成更強的熔化、汽化，使光能向材料更深處傳遞。所以在實際應用中，當要求熔深較大時，采用負離焦；焊接薄材料時，宜用正離焦。

在溫度的影響下，凸透鏡會受到熱脹冷縮的影響，于是在常規情況下焊接的效果會有很大的變化，當焊接一段時間后，凸透鏡熱漲之后他的焦距會變為負焦距，熱量損失，熔池變化，影響焊接效果，甚至高溫下擊穿進而導致板材報廢。于是我們在凸透鏡的冷卻上尋求辦法，可以通過水冷系統，使其處于常溫狀態下，在車間內安裝制冷系統，使其溫度平衡。

數控激光焊接，熱影響區域小，變形率很低，焊接深度達，牢固，充分融合，可焊接硬質材料，準確率高；在惰性氣體保護下不會出現氧化，使得焊縫質量更好；可以實現自動收弧的功能，無氣孔沙眼，廣泛運用于碳鋼，合金鋼，不銹鋼不同鋼材之間的焊接。

在焊接的焊透性反饋功能上和激光功率反饋自調性上能有新的突破，將會給激光焊接工業的發展帶來更精湛的發展。

【參考文獻】： 1.《光機電信息》2007年 第11期

2.《現代激光焊接技術》2006年 陳彥賓編著 科學出版社

激光焊接范文第2篇

關鍵詞：激光焊接技術 種類 特點 方法應用

激光是20世紀以來，繼原子能、計算機、半導體之后，人類的又一重大發明。激光指在能量相應于兩個能級能量差的光子作用下，誘導在高能態的原子向低能態躍遷，并同時發射出相同能量的光子。其產生的基本條件包括泵浦源、激活介質和諧振腔等。激光具有方向性好、單色性好、相干性好和光脈沖可以極窄的特點。

激光焊接是激光加工技術應用的重要方面之一。激光焊接技術的發展歷經了固體受激物質氣體受激物質固體受激物質、脈沖激光焊接連續激光焊接、低功率高功率、薄板厚件、低速高速、低頻高頻及低效高效的歷史。激光焊接技術以其獨具的深寬比高，焊縫寬度小，熱影響區小、變形小，焊接速度快，焊縫質量高，無氣孔，可精確控制，聚焦光點小，定位精度高，易實現自動化等優點，在各種加工制造業中得到了高度重視。

1 激光焊接技術

激光焊接是以高功率聚焦的激光束為熱源，熔化材料形成焊接接頭的高精度高效率焊接方法。激光技術采用偏光鏡反射激光產生的光束使其集中在聚焦裝置中產生巨大能量的光束，當高強度激光束照射在材料表面上時，部分光能將被材料吸收而轉變成熱能，使材料熔化，從而達到焊接的目的。一般要根據金屬材料的光學性質（如反射和吸收）和熱學性質（如熔點、熱傳導率、熱擴散率、熔化潛熱等）來決定所使用的激光的功率密度和脈寬等，對普通金屬來說，光強吸收系數大約在105～109cm-1數量級。如果激光的功率密度為105～109瓦/cm2，則在金屬表面的穿透深度為微米數量級。為避免焊接時產生金屬飛濺或陷坑，要控制激光功率密度，使金屬表面溫度維持在沸點附近。對一般金屬，激光功率密度常取105～106瓦/cm2左右。

1.1激光焊接技術的種類

激光焊接分為脈沖激光焊接和連續激光焊接兩大類。脈沖激光焊特別適用于對電子工業和儀表工業微形件的焊接，可以實現薄片（012mm以上）、薄膜（幾微米到幾十微米）、絲與絲（直徑0102）012mm）、密封縫焊和異種金屬、異種材料的焊接，如集成電路外引線和內引線（硅片上蒸鍍有118Lm的鋁膜和50Lm厚鋁箔間）的焊接，微波器件中速調管的鉭片和鉬片的焊接，零點幾毫米不銹鋼、銅、鎳、鉭等金屬絲的對接、重迭、十字接、T字接，密封性微型繼電器、石英晶體器件外殼和航空儀表零件的焊接等。

連續激光焊接主要使用大功率CO2氣體激光器，適合于從薄板精密焊到50mm厚板深穿入焊的各種焊接。

1.2激光焊接技術的特點

激光焊接技術具有的優勢主要集中在以下幾個方面：

（1）能量密度大且放出極其迅速，在高速加工中能避免熱損傷和焊接變形，可進行精密零件、熱敏感性材料加工。

（2）被焊材料不易氧化，可以在大氣中焊接，不需要氣體保護或真空環境。

（3）激光可對絕緣材料直接焊接，對異種金屬材料焊接比較容易，甚至能把金屬與非金屬焊接在一起。

（4）激光焊接裝置不需要與被焊接工件接觸。激光束可用反射鏡或偏轉棱鏡將其在任何方向上彎曲或聚焦，還可用光導纖維將其引到難以接近的部位進行焊接。激光還可以穿過透明材料進行聚焦，因此可以焊接一般方法難以接近的接頭或無法安置的接焊點，如真空管中電極的焊接。

（5）激光束不會帶來任何磨損，且能長時間穩定工作。

1.3激光焊接技術不足之處

激光焊接也存在不足，包括激光器及用于激光束傳導和聚集的附屬系統成本過高，操作成本也很高，特別是需要大量昂貴保護氣體（如氦等）的應用場合。激光束的緊密聚集、熱量向工件的有效傳遞以及狹小的熱影響區等優點，也帶來了接頭裝配的難題，很小的組裝偏差就會導致焊接條件較大的變化，甚至很窄的間隙（≤0.1mm）也能引起激光輻射耦合的缺陷和熱效率的降低。高反射率材料（如鋁、銅等）的激光焊接，如要減少反射，則需要仔細優化激光輻射的條件，必要時還需采用涂層材料。同時，這些金屬的熱導率較大，在焊接啟動時應使用較高的激光能量密度，這有時會導致激光反射回激光器，從而引起光學元件的損壞。構件在焊接過程中的裝配偏差也可能引起激光束具有危險性的反射。

2 技工焊接技術應用領域

2.1制造業應用

激光拼焊（Tailored Bland Laser Welding）技術在國外轎車制造中得到廣泛的應用，據統計，2000年全球范圍內剪裁坯板激光拼焊生產線超過100條，年產轎車構件拼焊坯板7000萬件，并繼續以較高速度增長。國內生產的引進車型Passat，Buick，Audi等也采用了一些剪裁坯板結構。日本以CO2激光焊代替了閃光對焊進行制鋼業軋鋼卷材的連接，在超薄板焊接的研究，如板厚100微米以下的箔片，無法熔焊，但通過有特殊輸出功率波形的YAG激光焊得以成功，顯示了激光焊的廣闊前途。日本還在世界上首次成功開發了將YAG激光焊用于核反應堆中蒸氣發生器細管的維修等，在國內蘇寶蓉等還進行了齒輪的激光焊接技術。

2.2粉末冶金領域

隨著科學技術的不斷發展，許多工業技術上對材料特殊要求，應用冶鑄方法制造的材料已不能滿足需要。由于粉末冶金材料具有特殊的性能和制造優點，在某些領域如汽車、飛機、工具刃具制造業中正在取代傳統的冶鑄材料，隨著粉末冶金材料的日益發展，它與其它零件的連接問題顯得日益突出，使粉末冶金材料的應用受到限制。在八十年代初期，激光焊以其獨特的優點進入粉末冶金材料加工領域，為粉末冶金材料的應用開辟了新的前景，如采用粉末冶金材料連接中常用的釬焊的方法焊接金剛石，由于結合強度低，熱影響區寬特別是不能適應高溫及強度要求高而引起釬料熔化脫落，采用激光焊接可以提高焊接強度以及耐高溫性能。

2.3汽車工業

20世紀80年代后期，千瓦級激光成功應用于工業生產，而今激光焊接生產線已大規模出現在汽車制造業，成為汽車制造業突出的成就之一。德國奧迪、奔馳、大眾、瑞典的沃爾沃等歐洲的汽車制造廠早在20世紀80年代就率先采用激光焊接車頂、車身、側框等鈑金焊接，90年代美國通用、福特和克萊斯勒公司竟相將激光焊接引入汽車制造，盡管起步較晚，但發展很快。意大利菲亞特在大多數鋼板組件的焊接裝配中采用了激光焊接，日本的日產、本田和豐田汽車公司在制造車身覆蓋件中都使用了激光焊接和切割工藝，高強鋼激光焊接裝配件因其性能優良在汽車車身制造中使用得越來越多，根據美國金屬市場統計，至2002年底，激光焊接鋼結構的消耗將達到70000t比1998年增加3倍。根據汽車工業批量大、自動化程度高的特點，激光焊接設備向大功率、多路式方向發展。在工藝方面美國Sandia國家實驗室與PrattWitney聯合進行在激光焊接過程中添加粉末金屬和金屬絲的研究，德國不萊梅應用光束技術研究所在使用激光焊接鋁合金車身骨架方面進行了大量的研究，認為在焊縫中添加填充余屬有助于消除熱裂紋，提高焊接速度，解決公差問題，開發的生產線已在奔馳公司的工廠投入生產。

2.4電子工業

激光焊接在電子工業中，特別是微電子工業中得到了廣泛的應用。由于激光焊接熱影響區小加熱集中迅速、熱應力低，因而正在集成電路和半導體器件殼體的封裝中，顯示出獨特的優越性，在真空器件研制中，激光焊接也得到了應用，如鉬聚焦極與不銹鋼支持環、快熱陰極燈絲組件等。傳感器或溫控器中的彈性薄壁波紋片其厚度在0.05-0.1mm，采用傳統焊接方法難以解決，TIG焊容易焊穿，等離子穩定性差，影響因素多而采用激光焊接效果很好，得到廣泛的應用。

激光焊接范文第3篇

【關鍵詞】塑料；加工；激光；焊接

激光焊接技術是通過該運用激光束產生的熱量熔化塑料接觸面，最終把熱塑性片材、薄膜和模塑零部件粘結在一起。塑料的激光焊接技術是在利用激光束與有機高分子物質的作用以此達到對塑料的焊接和處理等加工的目的。激光加工技術是一種包括光、機、電和材料等多門學科在內的綜合技術。激光加工無需接觸加工面便能進行焊接，不僅能完成各類形狀復雜塑料的高精度焊接，不會存在刀具磨損和更換刀頭等工序，速度快、噪聲小，推廣價值很大。將激光技術與計算機控制技術相結合，能更好的實現激光加工全自動化，其優勢和應用價值相當大。

1.激光焊接技術的工作原理及其特點

塑料的激光焊接會在很大程度上與焊接材料相關。一般的激光焊接主要是通過激光透射焊接，一方面要求這個激光輻射能穿透零件，另一方面要求零件具有強列的吸收性能。在采用這種焊接技術的時候，要注意避免2個焊接件相互間的裂縫。在進行激光焊接時，吸收性的零件升溫并且局部熔化，通過熱傳導將能量傳遞到透光的零件，通過外部的壓力將2個零件緊密結合在一起。所吸收的近紅外線激光轉化為熱能，將兩個部件的接觸表面熔化，最終形成焊接區。這種焊接方法能夠形成超過原材料強度的焊接縫。

當前，我國市場上廣泛運用的塑料焊接技術主要有振動摩擦焊接、熱板式塑料焊接及超聲波焊接等，主要是用在用于連接敏感性塑料制品、幾何形狀復雜的塑料件以及潔凈度要求高的塑料制品上。

使用激光焊接技術來熔接塑料部件，具有很多其他傳統方法不可比擬的優點：焊接縫尺寸精密、不透氣及不漏水；激光焊接的接縫牢固且潔凈，可以將很難連接的改性橡膠及玻纖填充的熱塑性塑料進行焊接；能獲得高精度的焊接件。在焊接的時候，樹脂降解少，基本不會產生碎屑和飛邊，部件表面能夠精密連接；焊接設備不需要和被黏結的塑料零部件相接觸，與其他熔接方法比較，大幅減少制品的振動應力和熱應力；最小化熱損壞和熱變形，可以將不同組成或不同顏色的樹脂黏結在一起；可焊接尺寸極小或外形結構復雜的零件，對有些復雜零件甚至可以進行“穿透焊接”；無振動技術能產生氣密性的或者真空密封結構；能夠將多種不同塑料焊接起來，而其他焊接方法有較大限制；設備自動化程度高，能方便用于復雜塑料零部件加工。非常適合運用在外形（甚至是三維） 復雜塑料品的焊接上；能夠焊接其他方法不易達到的區域。

因為激光焊接具有上述眾多優點，因此尤其適合運用在對于清潔焊接方式要求高的焊接加工中，如可以運用在含線路板的塑料制品和醫療設備中。

2.塑料材料對激光焊接的適應性

激光焊接塑料材料必須對激光有吸收，否則就不能完成塑料的激光焊接。絕大多數本色的塑料和許多有色的半透明塑料都能采用激光焊接，例如聚苯乙烯（PS）、聚氯乙烯（PVC）和聚丙烯（PP）等材料。對于吸收率低的熱塑性塑料，首先要選擇合適的激光種類；二是在其中添加炭黑等激光增敏劑，能有效提高塑料對近紅外激光的吸收率。通過對各種塑料材料對激光反射率和透過率的研究，可以解決激光焊接塑料的材料等問題。

激光焊接方式并不是適用于所有的材料，在以下材料中不適宜適用：高性能聚合物，如PPS，聚（PEEK）和LCP等材料中，因為這些材料對于近紅外光的透射率很低，不適合適用激光焊接方式；如果兩種材料中都有炭黑時，因為二者都為黑色，就不能焊接在一起。同時，兩種對近紅外線激光都透射的材料（通常是透明的或者白色的），因為會很少的吸收近紅外光，不能使用激光焊接。而在很多工業塑料上，這些產品都要求透明。由于許多礦物填充的化合物能夠吸收近紅外線激光，所以通常不適合用激光焊接。高填充的玻纖增強物能夠改變近紅外線激光的透射率，降低焊接效率。不過原料供應商的配方中的玻纖含量通常不會超過這個限度。

3.激光焊接技術的運用

激光焊接技術起源于20世紀70年代，但是它的造價比較高，不能與更早的振動焊接技術、熱板焊接技術相競爭。但是，在20世紀90年代中期，激光焊接技術所需要的設備費用大大降低，這種技術慢慢的真正走進工業應用當中，并被人們所認可。

塑料的激光焊接技術主要用于普通焊接技術難以適應的塑料制品（如高密度線路板）、形狀復雜的塑料件以及有嚴格潔凈要求的塑料制品（如醫藥設備、電子傳感器等）等。激光便于計算機控制，采用光纖激光器輸出激光束可使激光靈活地達到零件各個微小部位，能夠焊接其他焊接方法不易達到的區域。傳統焊接技術無法焊接的異型塑料也有機會加以良好焊接，如用激光可將能透過近紅外激光的聚碳酸脂（PC）和30% 玻纖增強的黑色聚對苯二甲酸丁二醇酯（PBT）焊接在一起，而其他的焊接方法根本不可能將2種在結構、軟化點和增強材料等方面如此不同的聚合物連接起來。

激光焊接技術被廣泛運用在被黏接的非常精密的塑料零部件材料（如電子元件）或要求無菌環境（如醫療器械和食品包裝）中。激光焊接技術速度快，特別適用于汽車塑料零部件的流水線加工。另外，可以將激光焊接技術運用在那些很難使用其它焊接方法黏接的復雜的幾何體中。目前國內使用的塑料焊接技術主要有熱熔焊接、高頻焊接、振動摩擦焊接及超聲波焊接等。塑料的激光焊接技術在歐美發達國家已經得到了一定程度的應用。我國這方面的技術尚在起步階段。

近年來，激光二極管廣泛用于焊接及塑料的連接。激光焊接已用于制造汽車傳感器、調速控制箱及薄壁醫用管的精細焊接。激光焊接要求所焊接的2種塑料對同一波長的光有不同的反應，其中一種材料對激光必須具有穿透力，而另一種必須可被激光吸收，激光從上方接合處的穿透性元件傳到下方可吸收元件，這樣輻射能量就被轉化成局域性的熱能，此熱能導致塑料的熔化。而透明塑料部位的熔化是通過與非透明材料的接觸性熱傳導所致。在外部夾具的施壓下，由局部加溫而產生的焊接處熱膨脹可形成牢固接縫。

4.激光焊接技術幾種主要方法

根據激光器隨塑料零件移動方式的不同，可把激光焊接技術（方法）分成四種類型：

4.1順序型周線焊接

激光沿著塑料焊接層的輪廓線移動并使其熔化，將塑料層逐漸黏結在一起；或者將被夾層沿著固定的激光束移動達到焊接的目的。

4.2同步焊接

激光束經自適應光學系統或光纖，使光能均勻地分布在整個焊縫結構上。由于使用的裝置很復雜，這種技術通常僅限于大批量焊接較大零件使用。

4.3準同步焊接

該技術綜合了上述兩種焊接技術。利用反射鏡產生高速激光束（至少10m/s的速度），并沿著待焊接的部位移動，使得整個焊接處逐漸發熱并熔合在一起。

4.4掩模焊接

激光束通過模板進行定位、熔化并黏結塑料，該模板只暴露出下面塑料層的一個很小、精確的焊接部位。使用這種技術可以實現小于10m的高精度焊接。

總之，激光技術發展到今天已經成為一門綜合性科學，并可大大加快塑料產品研發的速度，使塑料生產企業獲得更大的市場主動權。隨著塑料工業的發展，激光技術的大規模應用無疑會給塑料工業帶來革命性的影響，對于激光產品提供商來說，更是一種難得的機遇，也必然會推動激光技術的進一步發展。

【參考文獻】

[1]龐振華，宋杰，楊紹奎，馬躍新.激光塑料焊接技術及其典型應用[J].機電工程技術.2010（4）：17-19.

激光焊接范文第4篇

[關鍵詞]激光焊接；工作機理；工藝參數

中圖分類號：TN249 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2017）07-0370-01

一、激光焊接技術的工作機理

20世紀60年代以來，伴隨CO2、YAG等激光器的誕生，研究人員們也迅速將其利用到了焊接技術中，進而開發了激光焊接技術，它的開發和應用為焊接行業帶來了新的希望，并且很快被廣泛應用于各個領域中。激光焊接技術的工作機理由于激光器的不同也各有差異，因而，根據激光器提供的功率密度的大小可以將激光焊接技術分為兩類，一是激光傳熱熔化焊，二是激光深熔焊，他們的工作機理也各不相同。激光傳熱熔化焊所使用的激光器功率密度為105～106w/cm2，其工作機理是被焊工件表面吸收激光束熱量，然后利用熱傳導效應在工件表面形成一定體積的熔池，使被焊部位熔化，然后進行焊接工作。激光深熔焊所使用的激光器功率密度為106～108w/cm2，其工作機理為利用激光器功率密度高的特點，使材料達到瞬間汽化進而在表面形成圓孔空腔，然后再通過控制激光束與工件間的相對運用使空腔附近的金屬熔化，進而完成焊接工作。

二、激光焊接的工藝參數

1、功率密度

單位面積內激光功率稱為功率密度，它直接影響材料的升溫時間，激光功率越大，材料表面溫度升得就越快。高功率密度在切割、打孔等材料去除加工中得到廣泛的應用。低功率密度易形成良好的熔融焊接，在傳導型激光焊接中，其數值控制在104～105W/cm2。

2、激光脈沖波形

當高強度激光束射至材料表面，金屬表面將會有60～98%的激光能量反射而損失掉，尤其是金、銀、銅、鋁、鈦等材料反射強、傳熱快。一個激光脈沖訊號過程中，金屬的反射率隨時間而變化。當材料表面溫度升高到熔點時，反射率會迅速下降，當表面處于熔化狀態時，反射穩定于某一值。

3、激光脈沖寬度

脈寬是脈沖激光焊接的重要參數，。脈寬由熔深與熱影響分區確定，脈寬越長熱影響區越大，熔深隨脈寬的1/2次方增加。但脈沖寬度的增大會降低峰值功率，因此增加脈沖寬度一般用于熱傳導焊接方式，形成的焊縫尺寸寬而淺，尤其適合薄板和厚板的搭接焊。但是，較低的峰值功率會導致多余的熱輸入，每種材料都有一個可使熔深達到最大的最佳脈沖寬度。

4、離焦量

激光焊接通常需要一定的離焦量，因為激光焦點處光斑中心的功率密度過高，容易蒸發成孔。離開激光焦點的各平面上，功率密度分布相對均勻。離焦方式有兩種：正離焦與負離焦。焦平面位于工件上方為正離焦，反之為負離焦。按幾何光學理論，當正負離焦平面與焊接平面距離相等時，所對應平面上的功率密度近似相同，但實際上所獲得的熔池形狀有一定差異。負離焦時，可獲得更大的熔深，這與熔池的形成過程有關。

5、焊接速度

焊接速度低會使焊接材料過度熔化，從而導致工件焊穿，而焊接速度過快又會使焊接的熔深過淺。所以在現實生產中對特定材料的厚度和激光功率有一個合理的焊接速度范圍。

三、激光焊接工藝與方法

1、雙/多光束焊接

雙/多光束焊接的提出最初是為了獲得更大的熔深和更穩定的焊接過程和更好的焊縫成形質量，其基本方法是同時將兩臺或兩臺以上的激光器輸出的光束聚焦在同一位置，以提高總的激光能量。后來。隨著激光焊接技術應用范圍的擴大，為減小在厚板焊接，特別是鋁合金焊接時容易出現氣孔傾向，采用以前后排列或平行排列的兩束激光實施焊接，這樣可以適當提高焊接小孔的穩定性，減少焊接缺陷的產生幾率。

2、激光-電弧復合焊

激光-電弧復合焊是近年激光焊接領域的研究熱點之一。該方法的提出是由于隨著工業生產對激光焊接的要求，激光焊接本身存在的間隙適應性差，即極小的激光聚焦光斑對焊前工件的加工裝配要求過高，此外，激光焊接作為一種以自熔性焊接為主的焊接方法，一般不采用填充金屬，因此在焊接一些高性能材料時對焊縫的成分和組織控制困難。而激光一電弧復合焊集合了激光焊接大熔深、高速度、小變形的優點，又具有間隙敏感性低、焊接適應性好的特點，是一種優質高效焊接方法。激光與電弧復合焊的方法包括兩種，即旁軸復合焊和同軸復合焊。旁軸激光電弧復合焊方法實現較為簡單，但最大缺點是熱源為非對稱性，焊接質量受焊接方向影響很大，難以用于曲線或三維焊接。而激光和電弧同軸的焊接方法則可以形成一種同軸對稱的復合熱源，大大提高焊接過程穩定性，并可方便地實現二維和三維焊接。

四、激光焊接技術在封裝塑料中的運用

塑料的激光焊接技術主要用于普通焊接技術難以適應的塑料制品（如高密度線路板）、形狀復雜的塑料件以及有嚴格潔凈要求的塑料制品（如醫藥設備、電子傳感器等）等。激光便于計算機控制，采用光纖激光器輸出激光束可使激光靈活地達到零件各個微小部位，能夠焊接其他焊接方法不易達到的區域。傳統焊接技術無法焊接的異型塑料也有機會加以良好焊接，如用激光可將能透過近紅外激光的聚碳酸脂（PC）和30%玻纖增強的黑色聚對苯二甲酸丁二醇酯（PBT）焊接在一起，而其他的焊接方法根本不可能將2種在結構、軟化點和增強材料等方面如此不同的聚合物連接起來。

激光焊接技術被廣泛運用在被黏接的非常精密的塑料零部件材料（如電子元件）或要求無菌環境（如醫療器械和食品包裝）中。激光焊接技術速度快，特別適用于汽車塑料零部件的流水線加工。另外，可以將激光焊接技術運用在那些很y使用其它焊接方法黏接的復雜的幾何體中。目前國內使用的塑料焊接技術主要有熱熔焊接、高頻焊接、振動摩擦焊接及超聲波焊接等。塑料的激光焊接技術在歐美發達國家已經得到了一定程度的應用。我國這方面的技術尚在起步階段。

近年來，激光二極管廣泛用于焊接及塑料的連接。激光焊接已用于制造汽車傳感器、調速控制箱及薄壁醫用管的精細焊接。激光焊接要求所焊接的2種塑料對同一波長的光有不同的反應，其中一種材料對激光必須具有穿透力，而另一種必須可被激光吸收，激光從上方接合處的穿透性元件傳到下方可吸收元件，這樣輻射能量就被轉化成局域性的熱能，此熱能導致塑料的熔化。而透明塑料部位的熔化是通過與非透明材料的接觸性熱傳導所致。在外部夾具的施壓下，由局部加溫而產生的焊接處熱膨脹可形成牢固接縫。

五、結語

總之，通過多年的激光焊接技術的研究與開發，逐步建立了生產、研究、開發相結合的激光焊接發展體制，并在個別的技術環節和應用方面取得了一定的研究成果。未來，激光焊接技術在民用領域的應用也將更加廣泛，從而進一步推動社會的發展和進一步，為全人類造福。

參考文獻

激光焊接范文第5篇

[關鍵詞]汽車；激光焊接；缺陷

中圖分類號：TG456.7 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2016）15-0257-01

0.引言

在近幾十年的時間里，激光應用技術得到了飛速的發展。德國大眾汽車制造廠早在20世紀80年代就率先采用激光焊接白車身頂蓋與側圍、側圍、車門等鈑金焊接。激光作為一種優異的材料加工熱源得到了越來越廣泛的應用，其范圍也日益廣泛。從電子工業到機械制造領域，激光加工技術變得越來越成熟。在汽車制造領域，激光加工技術得到了廣泛的應用和發展。其中激光熔焊、激光釬焊技術正是在白車身制造的推動下開發出來的一項新的連接技術。

1.汽車白車身的激光焊接原理

汽車白車身的焊接是汽車生產過程中的一個重要環節，白車身的焊接質量直接關系到整車的質量和使用壽命，關系到車主的人身財產安全，因此在焊接過程中，一定要保證白車身的焊接質量，只有這樣才能從根本上保證白車身質量。激光焊接技術就是利用激光束作為能源照射所要焊接的地方，使所要焊接的地方產生熱量以此對白車身進行焊接。這是因為激光了易產生極高的熱量，同時激光束也可以集中在一點上，產生更好的焊接效果?，F階段，激光焊接主要有兩種基本方式，一是傳熱焊接，二是深熔焊接。傳熱焊接法是焊接時白車身金屬材料吸收激光產生的能量，通過熱傳遞方式使將熱量由表面傳遞給金屬內部，焊接時表面和內部金屬熔化，形成一定量的熔液，熔液凝固后將兩個部件連接在一起。深熔焊接法是，材料表面吸收激光氣化，熔化的金屬在氣化產生的壓力下被擠到周圍，形成一個小孔，這樣隨著激光在焊接件上的移動熔化的金屬會回流到小孔中，最終將兩部分焊接在一起。

2.激光焊接的功能和特點

某品牌汽車是國產技術領先、品質優良的高檔豪華轎車，是高科技的結晶。主焊線白車身的側圍與頂蓋的焊接采用激光焊，使白車身的焊接質量大幅度提高，為該汽車公司生產品質卓越的高級轎車提供了保證。以該車型為例，具體說明其特點：

2.1激光熔焊及激光釬焊的特點

（1）激光熔焊的特點。a.功率密度高，加熱集中，焊縫熱影響區?。籦.獲得較小的焊縫寬度；G直線性好，可以焊接一般焊接方法難以達到的部位，傳播距離長；d.可以焊接難熔的材料；e.一臺激光焊機可以用于多個T位的焊接；f.激光對焊接接頭具有“凈化作用”，使焊縫金屬強度高、韌性好、機械性能好；g.激光焊的缺點是有焊縫腐蝕的危險；h.激光焊接動作均由機器人完成，實現了精確定位的同時，也使得生產時間縮短30%。（2）激光釬焊主要特點。a.激光釬焊焊接速度快，噪聲小；b.可精確調節和控制熱輸入，熱影響區和變形小，可以焊接特殊結構；c.可釬焊幾何形狀復雜的工件；熱輸入更低，鍍鋅層燒損更少；d.焊縫成形美觀、質量穩定，焊后僅需簡單處理甚至無需處理；e.通過外光路系統可以使光束改變方向和傳播路徑，因而可以方便的與機器人連接構成柔性加工系統；f.由于在激光填絲釬焊時被連接件問的間隙被滲透.焊縫具有防腐性。當采用適當的工藝參數，焊縫可不經處理進行油漆。

3.影響激光釬焊質量的因素影響

3.1主要缺陷。（1）毛孔：正常的毛孔（比微小毛孔大）的直徑最大不超過1.0mm。當毛孔的直徑小于0.2mm時就是微小毛孔；當毛孔的直徑大于1.0mm，就被稱為空洞。（2）熔焊型焊縫：在焊縫中沒有焊料，焊縫的樣子就像是激光熔焊焊縫。（3）低劣的焊料連接：焊條未在加工件的側面連接起來。在焊縫連接的位置處，焊縫看起來“散成一縷縷的”。（4）焊料的單面連接：焊料只與一個側面連接了起來。（5）香腸現象：加工件沒有連接起來，在焊縫處焊料筆直地伸展堆積。（6）焊縫不規則：焊縫塌陷或凸起。（7）鱗狀堆積：焊縫表面不光滑，顯得很粗糙。（8）焊縫開頭/焊縫結尾問題：在加工件的邊緣會出現焊縫填充不足或過剩的現象，或者是在軌跡上發現有未熔化的焊條殘余。

3.2白車身生產中質量缺陷產生的可能原因

（1）激光設備的原因：臟了的保護玻璃鏡片或激光器中老化的弧光燈都會降低激光的功率。（2）激光的焦點位置不正確。當激光焦點的直徑太小時，太多的激光能量被集中在焊條上，因此使焊料變得過熱，而同時加工件的側邊卻沒有得到足夠的加熱，這樣焊料就不容易流到加工件的縫隙中去。而激光焦點的直徑太大時，激光能量不集中，焊不牢。（3）焊條的原因：焊條預熱溫度錯誤；焊條材料合金成分改變（這樣就有可能不符合加工要求）；焊條引導的速度不恒定或是與激光設備加工頭速度不相符。（4）其它輔助設備的原因：由于熔液的凝固而引起的氣體分子的泄漏。由于程序給定錯誤的進給速度或是機器人速度出現波動。（5）間隙尺寸：被焊接零部件之間的間隙尺寸超過激光設備要求。

4.汽車激光焊接的質量控制對策

（1）設備保養。在汽車激光焊接的質量缺陷及影響的因素中，提到了大多數質量缺陷都是由于設備故障造成的，因此日常的設備保養和維修顯得尤為重要。以下總結了激光設備保養的幾個要求：每天檢測保護玻璃鏡片，對損壞的鏡片及時更換。每天需清理夾具的焊接飛濺殘留物并緊固夾具的固定螺栓。每周檢查激光器中的弧光燈，及時更換老化的弧光燈。對一些輔助設備例如機器人、送絲機構等等都需進行一些日常保養。（2）焊接工件的尺寸精度要求。激光焊對焊件裝配精度要求也非常高，如工件裝配精度或光束定位精度達不到要求，很容易造成焊接缺陷，所以良好而精確的夾緊技術是激光焊接的保證。普通焊接對被焊接零件間的配合間隙要求在2mm左右，而激光焊接理想的情況是配合間隙越小越好，通常在白車身生產中以被焊接零件間的配合間隙0.2mm來控制。（3）白車身功能尺寸的質量控制。根據現場白車身激光焊接質量控制經驗，成立一個尺寸小組對影響激光焊接質量的關鍵尺寸進行監控是很有必要的。尺寸小組由測量部門、生產部門、質保部門、樣板部門組成。小組成員定期召開尺寸會議討論并解決出現的尺寸偏差。測量部門需每天對關鍵尺寸進行測量并提供相應的報告，生產部門需及時的反饋信息，質保部門對產生的質量問題進行判定，并協同樣板部門制定解決方案。激光焊質量檢測手段為了保證焊縫質量，該公司采用多種方法進行檢驗，并制定詳細嚴格的返修計劃，以確保白車身的強度。