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。其焊接機理是基于小孔效應(yīng)的深熔焊，深寬比大，可達到5: 1以上，焊接速度快，熱變形小。在機械、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)Nd3+: YAG激光晶體發(fā)光，再經(jīng)過激光諧振腔 諧振之后，發(fā)出波長為1064n脈沖激光，該脈沖激光經(jīng)過擴束、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 的控制下，移動數(shù)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、PLC或工業(yè)PC機來控制，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。

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)定來調(diào)節(jié)激光脈沖單點能量； 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 光纖輸出進行焊接。3激光焊接特點：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，可實現(xiàn)點焊、對接焊、疊焊、密封焊等, 其特點有：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，焊后無需處理或只需簡單處理工序。焊 縫質(zhì)量高，無氣孔，可減少和優(yōu)化母材雜質(zhì)，組織焊后可細化，焊縫 強度、韌性至少相當(dāng)于甚至超過母材金屬。 可精確控制，聚焦光點小， 可高精度定位，易實現(xiàn)自動化?？蓪崿F(xiàn)某些異種材料間的焊接。 激光 焊接具有很多優(yōu)點。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

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，并且易于以自動化進行高速焊接，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，能精確地對準焊件。 激光焊接也有一些缺點，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對準； 三是最大可焊 厚度受到限制，滲透厚度遠超過 19mm勺工件在生產(chǎn)線上不適合使用 激光焊接。四是當(dāng)進行中能量至高能量的激

7、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%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. 激光焊接機系列大族激光目前激光焊接機產(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。其焊接機理是基于小孔效應(yīng)的深熔焊， 深 寬比大，可達到5 : 1以上，焊接速度快，熱變形小。在機械、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

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，激光產(chǎn)業(yè)的未來發(fā)展方向，應(yīng)是實現(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20 億兀以上。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)正面臨極好機遇和挑戰(zhàn)。激光焊接在21世紀將進入高速發(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，既可以對大型構(gòu)件作深熔焊又