激光焊接技術PPT

1、激光焊接技術激光焊接技術姚春峰姚春峰啥叫激光？啥叫激光？激光的應用激光的應用n激光激光應用的領域，主要有工業(yè)、醫(yī)激光激光應用的領域，主要有工業(yè)、醫(yī)療、商業(yè)、科研、信息和軍事六個領域。療、商業(yè)、科研、信息和軍事六個領域。工業(yè)應用中，主要有材料加工和測量控工業(yè)應用中，主要有材料加工和測量控制；醫(yī)療應用，有治療和診斷；商業(yè)應制；醫(yī)療應用，有治療和診斷；商業(yè)應用。用。激光加工激光加工 之激光焊接技術之激光焊接技術n激光束高亮度、方向性好，單色性好，人們首激光束高亮度、方向性好，單色性好，人們首先想到的是它可以熔化金屬、切割鋼板，自然先想到的是它可以熔化金屬、切割鋼板，自然也就想到激光焊接。作為一種高能

2、量密度的熱也就想到激光焊接。作為一種高能量密度的熱源，激光束由于其潛的優(yōu)勢，使其在焊接源，激光束由于其潛的優(yōu)勢，使其在焊接 領領域得到了迅速的發(fā)展和應用，已逐漸成為傳統(tǒng)域得到了迅速的發(fā)展和應用，已逐漸成為傳統(tǒng)焊接技術的補充和發(fā)展，對其工藝方法的深入焊接技術的補充和發(fā)展，對其工藝方法的深入研究可為其在國內(nèi)的應用建立良好的基礎。由研究可為其在國內(nèi)的應用建立良好的基礎。由于激光束本身的特點，使之成為未來制造系統(tǒng)于激光束本身的特點，使之成為未來制造系統(tǒng)共同的加工手段。共同的加工手段。 （一）激光焊接原理以及特點（一）激光焊接原理以及特點n激光焊接原理根據(jù)激光焊時焊縫的形成激光焊接原理根據(jù)激光焊時焊縫的

3、形成特點，可以把激光焊分為特點，可以把激光焊分為熱導焊熱導焊和和深熔深熔焊焊。前者使用激光功率低，熔池形成時。前者使用激光功率低，熔池形成時間長，且熔深淺，多用于小型零件的焊間長，且熔深淺，多用于小型零件的焊接；后者的功率密度高，激光輻射區(qū)金接；后者的功率密度高，激光輻射區(qū)金屬熔化速度快，在金屬熔化的同時伴有屬熔化速度快，在金屬熔化的同時伴有強烈的汽化，能獲得熔深較大的焊縫，強烈的汽化，能獲得熔深較大的焊縫，焊縫的深寬比比較大，可達焊縫的深寬比比較大，可達12:1. 加工原理示意圖加工原理示意圖n示意圖示意圖小孔效應小孔效應n材料表面發(fā)生汽化而形成小孔，孔內(nèi)金屬蒸汽材料表面發(fā)生汽化而形成小孔，

4、孔內(nèi)金屬蒸汽壓力與四周液體的靜力和表面張力形成動態(tài)平壓力與四周液體的靜力和表面張力形成動態(tài)平衡，激光可以通過孔中直射到孔底。這種現(xiàn)象衡，激光可以通過孔中直射到孔底。這種現(xiàn)象稱為稱為小孔效應小孔效應（Keyhole Effect）。小孔的作）。小孔的作用和黑體一樣，能將射入的激光能量完全吸收，用和黑體一樣，能將射入的激光能量完全吸收，使包圍著這個孔腔的金屬熔化。孔壁外液體的使包圍著這個孔腔的金屬熔化?？妆谕庖后w的流動和壁層的表面張力與孔腔內(nèi)連續(xù)產(chǎn)生的蒸流動和壁層的表面張力與孔腔內(nèi)連續(xù)產(chǎn)生的蒸汽壓力相持并保持動態(tài)平衡。汽壓力相持并保持動態(tài)平衡。 小孔效應原理圖小孔效應原理圖吸收能量，熔化金屬吸收能

5、量，熔化金屬（二）激光焊接優(yōu)點（二）激光焊接優(yōu)點n1.焦點光斑小，功率密度高，能焊接高熔點、高強度的合金材料。焦點光斑小，功率密度高，能焊接高熔點、高強度的合金材料。n2.不需使用電極，沒有電極污染或受損的顧慮。且因不屬于接觸不需使用電極，沒有電極污染或受損的顧慮。且因不屬于接觸式式 焊接制程，機具的耗損及變形接可降至最低。焊接制程，機具的耗損及變形接可降至最低。n3.激光焊接自動化程度高，可以用計算機進行控制，焊接速度快，激光焊接自動化程度高，可以用計算機進行控制，焊接速度快，功效高，可進行任何復雜形狀的焊接。功效高，可進行任何復雜形狀的焊接。n4.激光焊接熱影響區(qū)小，材料變形小，無需后續(xù)工

6、序。激光焊接熱影響區(qū)小，材料變形小，無需后續(xù)工序。n5.處理工件可放置在封閉的空間。處理工件可放置在封閉的空間。n5.激光焊接與電子束加工相比較，不需要嚴格的真空設備系統(tǒng)，激光焊接與電子束加工相比較，不需要嚴格的真空設備系統(tǒng)，操作方便，不受磁場所影響（電弧焊接及電子束焊接則容易），操作方便，不受磁場所影響（電弧焊接及電子束焊接則容易），能精確的對準焊件。能精確的對準焊件。n6.激光束易于導向、聚焦，實現(xiàn)各方向變換。生產(chǎn)效率高，加工激光束易于導向、聚焦，實現(xiàn)各方向變換。生產(chǎn)效率高，加工質(zhì)量穩(wěn)定可靠，經(jīng)濟效益和社會效益好。質(zhì)量穩(wěn)定可靠，經(jīng)濟效益和社會效益好。 （三）激光焊接的分類（三）激光焊接的分

7、類 n根據(jù)激光對工件的工作方式或激光束輸根據(jù)激光對工件的工作方式或激光束輸出方式不同，可以把激光焊接分為出方式不同，可以把激光焊接分為脈沖脈沖激光焊接激光焊接和和連續(xù)激光焊接連續(xù)激光焊接。根據(jù)實際作。根據(jù)實際作用在工件上的功率密度或激光焊接時焊用在工件上的功率密度或激光焊接時焊縫的形成特點，又可以把激光焊接分為縫的形成特點，又可以把激光焊接分為熱傳導焊接熱傳導焊接和和深熔焊接深熔焊接兩類。兩類。脈沖激光焊脈沖激光焊n脈沖激光焊加熱脈沖激光焊加熱斑點微小，每個斑點微小，每個激光脈沖在金屬激光脈沖在金屬上形成一個焊點，上形成一個焊點，要用于微型、精要用于微型、精密元件和微電子密元件和微電子元件的焊

8、接。元件的焊接。 熱傳導焊接熱傳導焊接 n激光輻射加熱工件表面，表面熱量通過激光輻射加熱工件表面，表面熱量通過熱傳導向內(nèi)部擴散，通過控制激光脈沖熱傳導向內(nèi)部擴散，通過控制激光脈沖的寬度、能量、峰功率和重復頻率等激的寬度、能量、峰功率和重復頻率等激光參數(shù)，使工件熔化，形成特定的熔池。光參數(shù)，使工件熔化，形成特定的熔池。其特點其特點加熱速度快、焊點小、焊縫窄、加熱速度快、焊點小、焊縫窄、熱影響區(qū)小，因而變形小，精度高，質(zhì)熱影響區(qū)小，因而變形小，精度高，質(zhì)量好量好。用于汽車飛機等有代表性的工業(yè)。用于汽車飛機等有代表性的工業(yè)制造部門中。制造部門中。 熱傳導焊接接頭形式熱傳導焊接接頭形式n接頭形式有接頭

9、形式有對接、搭對接、搭接、端接、角接等接、端接、角接等。 （四）激光焊國內(nèi)外發(fā)展狀況（四）激光焊國內(nèi)外發(fā)展狀況n20世紀世紀80年代中期，激光焊接作為新技術在年代中期，激光焊接作為新技術在歐洲、美國、日本歐洲、美國、日本得到了廣泛的關注。得到了廣泛的關注。1985年年德國蒂森鋼鐵公司德國蒂森鋼鐵公司與與德國大眾汽車公司德國大眾汽車公司合作，合作，在在Audi100車身上成功采用了全球第一塊激光車身上成功采用了全球第一塊激光拼焊板。拼焊板。90年代歐洲、北美、日本各大汽車生年代歐洲、北美、日本各大汽車生產(chǎn)廠開始在車身制造中大規(guī)模使用激光拼焊板產(chǎn)廠開始在車身制造中大規(guī)模使用激光拼焊板技術。目前，無

10、論實驗室還是汽車制造廠的實技術。目前，無論實驗室還是汽車制造廠的實踐經(jīng)驗，均證明了拼焊板可以成功地應用于汽踐經(jīng)驗，均證明了拼焊板可以成功地應用于汽車車身的制造。車車身的制造。 激光焊級的其他開發(fā)激光焊級的其他開發(fā)n隨著工業(yè)激光產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，市場對隨著工業(yè)激光產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，市場對激光加工技術的要求越來越高，激光技激光加工技術的要求越來越高，激光技術已從單一應用逐漸轉(zhuǎn)向多元化應用，術已從單一應用逐漸轉(zhuǎn)向多元化應用，激光加工方面不再是單一的切割或者焊激光加工方面不再是單一的切割或者焊接，市場對激光加工要求切割和焊接一接，市場對激光加工要求切割和焊接一體化的需求也越來越多，激光切割和激體化的需求也

11、越來越多，激光切割和激光焊接的切焊一體化激光加工設備應運光焊接的切焊一體化激光加工設備應運而生。而生。激光焊板整體沖壓激光焊板整體沖壓 汽車激光焊點示意圖汽車激光焊點示意圖 世界上世界上NB的公司企業(yè)的公司企業(yè)n世界著名的激光焊接企業(yè)有瑞士世界著名的激光焊接企業(yè)有瑞士Soudonic公司、法國阿賽洛鋼鐵集團、公司、法國阿賽洛鋼鐵集團、德國蒂森克虜伯集團德國蒂森克虜伯集團TWB公司、加拿大公司、加拿大Servo-Robot公司、德國公司、德國Precitec公司公司等。等。崛起中的天朝崛起中的天朝n中國的激光拼焊板技術應用剛剛起步，中國的激光拼焊板技術應用剛剛起步，2002年年10月月25日，中

12、國第一條激光拼日，中國第一條激光拼焊板專業(yè)化商業(yè)生產(chǎn)線正式投入運行，焊板專業(yè)化商業(yè)生產(chǎn)線正式投入運行，由武漢蒂森克虜伯中人激光拼焊從德國由武漢蒂森克虜伯中人激光拼焊從德國蒂森克虜伯集團蒂森克虜伯集團TWB公司引進。此后上公司引進。此后上海寶鋼阿賽洛激光拼焊公司、一汽寶友海寶鋼阿賽洛激光拼焊公司、一汽寶友激光拼焊有限公司等相繼投產(chǎn)。激光拼焊有限公司等相繼投產(chǎn)。崛起中的天朝崛起中的天朝n2003年年 由華工激光提供的國內(nèi)首臺大型帶材由華工激光提供的國內(nèi)首臺大型帶材在線式焊接成套設備通過離線驗收。該設備集在線式焊接成套設備通過離線驗收。該設備集激光切割、焊接和熱處理于一身，激光切割、焊接和熱處理于一

13、身，使我國華工使我國華工激光成為世界上第四家能夠生產(chǎn)此類設備的企激光成為世界上第四家能夠生產(chǎn)此類設備的企業(yè)。業(yè)。2004年年 華工激光法利萊華工激光法利萊“高功率激光切高功率激光切割割,焊接及切焊組合加工技術與設備焊接及切焊組合加工技術與設備”項目獲項目獲得國家科學技術進步二等獎得國家科學技術進步二等獎,成為國內(nèi)目前唯成為國內(nèi)目前唯一具備該項技術與設備研制能力的激光企業(yè)。一具備該項技術與設備研制能力的激光企業(yè)。 現(xiàn)實中的激光焊接設備現(xiàn)實中的激光焊接設備南方制造業(yè)比較發(fā)達南方制造業(yè)比較發(fā)達深圳金屬激光焊接機深圳金屬激光焊接機模具機械模具機械制造行業(yè)制造行業(yè)激光焊接激光焊接山寨山寨=Made In

14、 China這貨不這貨不是豐田是豐田Aygo山寨山寨=Made In ChinaTop Gear - 18x02 Top Gear - 18x02 Top Gear - 18x02 Top Gear - 18x02 Top Gear - 18x02 Top Gear - 18x02 Top Gear - 18x02 我勒個去！我勒個去！小結(jié)小結(jié)n在中國，激光產(chǎn)業(yè)的未來發(fā)展方向，應在中國，激光產(chǎn)業(yè)的未來發(fā)展方向，應是實現(xiàn)激光產(chǎn)業(yè)與傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的緊密結(jié)合，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改造傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)，用先進的激光制造技術改造傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)， 不僅提升著傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，不僅提升著傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展， 同時也借同時也借助傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的優(yōu)勢，助傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的優(yōu)勢， 使自身取得廣闊的使自身取得廣闊的發(fā)展空間。發(fā)展空間。小結(jié)小結(jié)n 希望不久的將來中國能在激光焊接方希望不久的將來中國能在激光焊接方向站在世界的頂端，研究并生產(chǎn)出性能向站在世界的頂端，研究并生產(chǎn)出性能更優(yōu)良的設備。只要別像中國的足球一更優(yōu)良的設備。只要別像中國的足球一樣讓國民們心灰意冷就哦了。樣讓國民們心灰意冷就哦了。80、90后是科幻片的主人公后是科幻片的主人公n 科技發(fā)展飛速，也許以后的某一天，科技發(fā)展飛速，也許以后的某一天，現(xiàn)在科幻片里的發(fā)明創(chuàng)造就真的被實現(xiàn)現(xiàn)在科幻片里的發(fā)明創(chuàng)