激光焊接機(jī)原理PPT課件

1、目錄激光加工簡(jiǎn)介1激光焊接機(jī)原理2 激光焊接機(jī)的工藝參數(shù)3 激光焊接發(fā)展及應(yīng)用舉例4第1頁(yè)/共23頁(yè)激光加工簡(jiǎn)介激光加工的一般原理 激光加工是利用高能量密度的激光束作為熱源的一種高效精密的加工方法 ，它是利用激光高強(qiáng)度、高亮度、優(yōu)異的方向性、單色性的特性，通過一系列的光學(xué)系統(tǒng)聚焦成平行度很高的微細(xì)光束（直徑幾微米至幾十微米），獲得極高的能量（ ) 密度照射到材料上，使材料在極短的時(shí)間內(nèi)（千分之幾秒甚至更短）熔化甚至氣化，以達(dá)到加熱和去除材料的目的。2108w/cm1010第2頁(yè)/共23頁(yè)激光加工簡(jiǎn)介激光加工特點(diǎn) 適應(yīng)性強(qiáng)： 激光加工的功率密度高，幾乎能加工任何材料， 如各種金屬、陶瓷、石英、金

2、剛石、橡膠等。 加工精度高：激光束可聚焦成微米級(jí)的光斑（理論上直徑可小 于1um），適合精密微細(xì)加工。 加工質(zhì)量好：激光加工能量密度高，熱作用時(shí)間很短，整個(gè)加 工區(qū)幾乎不受熱的影響，工件熱變形極小，故可 加工對(duì)熱沖擊敏感的材料。 加工速度快： 激光加工只需0.01s，切割比常規(guī)方法提高效率率 效率高 820倍，激光焊接可提高效率30倍，微調(diào)薄膜電 阻可提高1000倍，提高精度12個(gè)數(shù)量級(jí)。第3頁(yè)/共23頁(yè)激光加工簡(jiǎn)介激光加工特點(diǎn) 容易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)：激光束傳輸方便，易于控制，便于與機(jī)器人 、自動(dòng)檢測(cè)、計(jì)算機(jī)數(shù)字控制等先進(jìn)技術(shù)相 結(jié)合。 通用性強(qiáng)： 用一臺(tái)激光器給變不同的導(dǎo)光系統(tǒng)，可以處 理各種形狀和

3、尺寸的工件。也可以選擇適當(dāng) 的加工條件，用同一臺(tái)裝置進(jìn)行切割、打孔 、焊接和表面處理等多種加工。 節(jié)能節(jié)材： 激光束的能量利用率為常規(guī)加工工藝的 101000倍，激光切割可以節(jié)省材料 15%30%。 第4頁(yè)/共23頁(yè)激光焊接機(jī)第5頁(yè)/共23頁(yè)第6頁(yè)/共23頁(yè)激光焊接機(jī)原理 激光焊接是將高強(qiáng)度的激光束輻射至金屬面，通過激光與金屬的相互作用，金屬吸收激光轉(zhuǎn)化為熱能使金屬熔化后冷卻結(jié)晶形成焊接。 第7頁(yè)/共23頁(yè)激光焊接機(jī)原理1、熱傳導(dǎo)焊接：當(dāng)激光照射在材料表面時(shí)，一部分激光被反射，一部分被材料吸收，將光能轉(zhuǎn)化為熱能而加熱熔化，材料表面層的熱以熱傳導(dǎo)的方式繼續(xù)向材料深處傳遞，最后將兩焊件熔接在一起。

4、激光焊接的機(jī)理有兩種：第8頁(yè)/共23頁(yè)激光焊接機(jī)2、激光深熔焊:當(dāng)功率密度比較大的激光束照射到材料表面時(shí)，材料吸收光能轉(zhuǎn)化為熱能，材料被加熱熔化至汽化，產(chǎn)生大量的金屬蒸汽，在蒸汽退出表面時(shí)產(chǎn)生的反作用力下，使熔化的金屬液體向四周排擠，形成凹坑，隨著激光的繼續(xù)照射，凹坑穿人更深，當(dāng)激光停止照射后，凹坑周邊的熔液回流，冷卻凝固后將兩焊件焊接在起。 第9頁(yè)/共23頁(yè)激光焊接工藝參數(shù)激光焊接的主要參數(shù)離焦量焊接速度激光模式坡口間隙保護(hù)氣體脈沖參數(shù)激光功率第10頁(yè)/共23頁(yè)激光焊接的工藝參數(shù)Add Your Title(1)功率密度：功率密度是激光加工中最關(guān)鍵的參數(shù)之一。采用較高 的功率密度，在微秒時(shí)間

5、范圍內(nèi)，表層即可加熱至 沸點(diǎn)，產(chǎn)生大量汽化。因此，高功率密度對(duì)于材料 去除加工，如打孔、切割、雕刻有利。對(duì)于較低功 率密度，表層溫度達(dá)到沸點(diǎn)需要經(jīng)歷數(shù)毫秒，在表 層汽化前，底層達(dá)到熔點(diǎn)，易形成良好的熔融焊接。 因此，在傳導(dǎo)型激光焊接中，功率密度在范圍在 264/w1010cm第11頁(yè)/共23頁(yè)激光焊接工藝參數(shù)(2)激光脈沖波形：激光脈沖波形在激光焊接中是一個(gè)重要問題， 尤其對(duì)于薄片焊接更為重要。當(dāng)高強(qiáng)度激光束 射至材料表面，金屬表面將會(huì)有6098%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(gè)激光脈沖作用期間內(nèi)，金屬反射率的變 化很大。(3)激光脈沖寬度：脈寬是脈沖激光焊接的重要參

6、數(shù)之一，它既是區(qū) 別于材料去除和材料熔化的重要參數(shù)，也是決 定加工設(shè)備造價(jià)及體積的關(guān)鍵參數(shù)。第12頁(yè)/共23頁(yè)激光焊接工藝參數(shù)(4) 離焦量：對(duì)焊接質(zhì)量的影響。 激光焊接通常需要一定的離焦 量，因?yàn)榧す饨裹c(diǎn)處光斑中心的功率密度過高，容易 蒸發(fā)成孔。離開激光焦點(diǎn)的各平面上，功率密度分布 相對(duì)均勻。 離焦方式有兩種：正離焦與負(fù)離焦。焦平面位于工件上方為正離焦，反之為負(fù)離焦。 按幾何光學(xué)理論，當(dāng)正負(fù)離焦平面與焊接平面距離相等時(shí)，所對(duì)應(yīng)平面上功率密度近似相同，但實(shí)際上所獲得的熔池形狀不同。負(fù)離焦時(shí)，可獲得更大的熔深，這與熔池的形成過程有關(guān)。實(shí)驗(yàn)表明，當(dāng)要求熔深較大時(shí)，采用負(fù)離焦；焊接薄材料時(shí)，宜用正離

7、焦。 第13頁(yè)/共23頁(yè)激光焊接工藝參數(shù) 第14頁(yè)/共23頁(yè)激光焊接工藝參數(shù)Your Text(4)保護(hù)氣體：激光焊接過程常使用惰性氣體來保護(hù)熔池 。大多數(shù) 應(yīng)用場(chǎng)合則常使用氦、氬、氮等氣體作保護(hù)，使工 件在焊接過程中免受氧化。 (5)透鏡焦距：焊接時(shí)通常采用聚焦方式會(huì)聚激光，一般選用 63254mm焦距的透鏡。 (6)焦點(diǎn)位置：焊接時(shí)，為了保持足夠功率密度，焦點(diǎn)位置至關(guān)重 要。焦點(diǎn)與工件表面相對(duì)位置的變化直接影響焊縫 寬度與深度。 第15頁(yè)/共23頁(yè)激光焊接工藝參數(shù)Your Text(8)激光束位置：對(duì)不同的材料進(jìn)行激光焊接時(shí)，激光束位置控制 著焊縫的最終質(zhì)量，特別是對(duì)接接頭的情況比搭 接結(jié)頭的情況對(duì)此更為敏感。9)焊接起始、終止點(diǎn)的激光功率漸升、漸降控制。激光深熔焊接時(shí)，不管焊縫深淺，小孔現(xiàn)象始終存在。當(dāng)焊接過程終止、關(guān)閉功率開關(guān)時(shí)，焊縫尾端將出現(xiàn)凹坑。另外，當(dāng)激光焊層覆蓋原先焊縫時(shí)，會(huì)出現(xiàn)對(duì)激光束過度吸收，導(dǎo)致焊件過熱或產(chǎn)生氣孔。第16頁(yè)/共23頁(yè)激光焊接發(fā)展及應(yīng)用舉例激光點(diǎn)焊激光熱傳 導(dǎo)焊接激光深熔 焊接激光釬焊激光-電弧復(fù)合焊接激光焊接技術(shù)脈沖激光 焊接激光填絲焊接第17頁(yè)/共23頁(yè)激光焊接發(fā)展及應(yīng)用舉例汽車傳動(dòng)零部件激光焊接第18頁(yè)/共23頁(yè)激光焊接發(fā)展及應(yīng)用舉例 用激光可以焊接一些要求強(qiáng)度高、變形小,用傳統(tǒng)方法無法焊接