激光焊的發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢

1、激光焊的發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢1.2激光焊接的種類及工作原理激光焊接的種類激光焊接機通常被稱為激光焊接機，激光冷焊機，激光僦焊機，激光焊接設(shè)備等。依照工作方式常?？煞譃榧す饽＞吆笝C燃 燒（手動）激光焊接設(shè)備，自動激光焊接機，激光點焊機，光纖 傳輸激光焊接機，振動焊接機等鏡子，特殊激光焊接設(shè)備帶傳感 器，硅鋼片激光焊接設(shè)備，焊接機鍵盤激光焊接設(shè)備。激光焊接原理光子轟擊，金屬在金屬蒸汽蒸頒發(fā)面的構(gòu)成可以避免金屬反 射殘剩的殘剩能量。如果焊接金屬具有良好的導熱性，我們將會得到更大的滲透。激光在質(zhì)料概況的反射、傳輸和接收，本質(zhì)上 是電磁場與光波質(zhì)料相互作用的成果。在激光入射質(zhì)料中，在光電矢量中帶電粒子的振動速

2、率，光子會發(fā)射到電子動能中。 在吸收了激光材料后，第一個過剩的能量是粒子的數(shù)目，例如自由電子動能，和電子激發(fā)能量，或者是太多的聲子。這些原始的激發(fā) 能量在一個特定的過程之后被轉(zhuǎn)換成熱能。激光處理，在很短的時間內(nèi)（大約10秒）完成光能量轉(zhuǎn)換的材料吸收。 在此期間，熱量 被限制在材料的激光輻照范圍內(nèi)，然后通過熱傳導，從高溫到低溫區(qū)。1.1.1激光焊接的特點激光焊接已經(jīng)過脈沖激光焊接，連續(xù)的激光焊接，低電焊， 高電焊，板焊，板焊，低速焊接，高速焊接。與傳統(tǒng)焊接相比， 其主要優(yōu)點主要是它的高能密度，焊縫晶粒細緊湊。在大型激光深熔焊接、激光焊接速度時，鑰匙孔上的金屬材 料，孔工件焊接方向的激光能量傳導，

3、 和橫向方向的傳導比較少， 所以在它的焊接能量更為聚集， 深深的加快焊接的速度。當激光 焊接的熱輸入小時，熱影響區(qū)隨之變得很小，因為激光焊接功率 的密度越高，其焊接的變形就越高，所以較為少量的熱輸入比較 能得到更為良好的焊接，所以熱影響區(qū)和焊接變形變得非常小。 激光焊接力學性能，機械性能強于基本金屬強度、焊接速度、窄 焊縫和表面狀態(tài)良好，去除焊縫后的清洗等。在室溫下或特殊情 況下都可以焊接。激光可以在真空、空氣和氣體環(huán)境中焊接，可 以通過玻璃或透明的光束焊接。焊接材料的焊接方法不易焊接， 同樣或不相似的焊接材料， 如陶瓷等。激光焊接可以無接觸甚至 長距離焊接。這也避免了沒有工具丟失或工具交換和

4、其他問題。激光焊接是一種非接觸式處理， 與接觸焊接工藝相比較，沒有焊 條、工具、磨損、損耗、不處理噪音、不污染環(huán)境焊接系統(tǒng)，具 有高度的靈活性。CAD / CAM或機器人焊接系統(tǒng)的組合可以形 成一個多功能的激光處理系統(tǒng)，易于自動化。2激光焊的發(fā)展在上世紀的60年代第一臺激光束從紅寶石晶體中發(fā)射。在上個世紀的80年代，激光焊接做為一種高質(zhì)量的、高精度的、 低失真的、高效率的和高速的焊接技術(shù)在美國，日本，歐洲的汽 車生產(chǎn)線上開始投入并運用。高功率二氧化碳和YAG激光功率的發(fā)展和光纖傳輸技術(shù)的進步， 激光焊接成為了一種高品質(zhì)， 高 精度，高速度的先進焊接方法，引起了公眾的廣泛關(guān)注。激光焊 接研發(fā)已經(jīng)

5、在日本達到高潮，激光焊接成為最為熱門的焊接方法 之一。在激光焊接設(shè)備（45kw二氧化碳激光器，YAG10kW）的 開辟中，各類質(zhì)料，激光焊接，激光焊接鉆研工藝察看實驗和激 光焊接缺點闡發(fā)等都做了大量的事情。二十一世紀，在激光焊接、航空航天、船舶、軍工、海洋鉆井，汽車生產(chǎn)中的激光焊接技術(shù)、 輕軌、高速鐵路在中國的應用越來越廣泛地應用于激光領(lǐng)域焊接 技術(shù)。激光焊接技術(shù)的發(fā)展高亮度LD泵板Nd: YAG激光設(shè)備和焊接美國近期開辟的采取 Slab Nd : YAG晶體2 LD泵浦固體激 光器件，一臺用于 TRW公司開辟級別3kw LD泵浦NdYAG激光 器，另一臺開辟級別為 500瓦Q2Switch

6、GE2Fibertek公司（開 關(guān)）脈沖激光裝備。焊接級 3kw器件為準CWLD陣列，最大負 載率為20%,其功率隨脈沖頻率 400 Hz,脈沖寬度0.5 ms,脈 沖能量7.5 J,功率3000 W, 1750 Hz功率1950 W,多模激光橫 向模式對于矩形低功率，在出口門形成整個 8 mm x8 m ,光學透鏡聚焦后的焦距為 350 mm (F / 50),包括激光功率和約95% 的微混合器混合效果度中心區(qū)域為 0.1mm ,非常小。不同垂直和 水平設(shè)計的焊縫寬度和橫截面的焊縫寬度和橫截面形狀的穿透 度發(fā)生了變化，焊縫厚度只有兩倍。而在此時使用高密度激光穿 透焊接可以確定，但問題是焊縫寬

7、度窄，表面塌陷，對于一些焊 接條件和合金孔隙率和裂紋缺陷發(fā)生，所以解決了在未來。激光焊接激光束直徑小，為了擴大焊縫的寬度，振動模式可以通過一 毫米焊接進行。10kWNd : YAG 激光焊接最近日本和英國已經(jīng)開發(fā)了大功率YAG激光設(shè)備，比如與二氧化碳激光焊接相比較，討論了等離子體熔化的特性和影響。 在英國TWI公司的3臺4 kwYAG激光裝配中，一根激光束，在 1mm直徑的SI光纖中合成為了一束方式，鉆研了 C2Mn鋼的焊 接穿透度，對15mm厚的鋼板，可以很好的穿透焊接取得。 為了 保護鏡頭免受飛濺和煙霧的傷害，使用氣刀，與噴嘴側(cè)保護氣體噴嘴同軸，氣體照射位置，類型和流量在本文中進行了優(yōu)化。

8、輸 出功率大，如何去除等離子體的孔已成為重要的技術(shù)難題。激光焊接在線監(jiān)測為了獲得高質(zhì)量的焊縫，我們希望能夠可靠地控制焊接過程 監(jiān)控系統(tǒng)。事實上，在激光焊接過程當中會產(chǎn)生一些物理現(xiàn)象。 由于熔池產(chǎn)生壓力引起的應力；金屬蒸氣或等離子體介電常數(shù)， 反射激光功率，熔池和直接檢察小孔。對于使用反射光的方法,YAG激光焊接頭安裝只能通過 YAG激光濾光片和Si光電二 極管的反射。CO2激光焊接，由于波長較長，使用冷凝器有小間隙或孔。深度越大，任何位置的激光功率越小， 并且深度和反射激光器之 間的關(guān)系是已知的。它揭示了激光功率在焦點附近較小，并且離 焦點越遠。通過更為接近的發(fā)現(xiàn)，送絲的速率越快，熔深淺，反

9、映激光的功率就越多，對于鋁合金，5 XXX發(fā)現(xiàn)反射激光功率變化大，產(chǎn)生的孔隙程度就最高。從這個角度來看，可以使用反射 激光功率來監(jiān)測氣孔的形成。 同時日本和德國的學者不但對等離 子體激光焊接燈光和聲音進行了探查，還對孔洞和熔池進行了觀 察，監(jiān)測和進一步研究出高達 2900 FPS的高速攝像機，還開發(fā) 了商用CMOS攝像機。當拼焊焊接時，不僅可以區(qū)分總?cè)诤虾桶?融合，并且還可以檢測間隙大小。當采取普遍的現(xiàn)場察看方式時， 領(lǐng)會板與激光位置的干系，鉆研各類焊接缺點的影響身分和自適 應節(jié)制方式。以上實驗操縱孔和直接察看熔池和反射激光器中的 孔直接表現(xiàn)焊接體例的前提， 顯現(xiàn)在熔池中可以操縱監(jiān)測和節(jié)制 的

10、可能性。對于鋁合金焊接，還可以通過使用反射光診斷方法評 估工藝穩(wěn)定性，并檢測氣孔和飛濺。激光和電弧復合焊接德國的ILT （激光技術(shù)研究所）和ISF （亥姆霍茲生物工程研 究所）共同開發(fā) CO2激光和YAG激光和TIG或MIG電弧焊。 一、厚板激光第一 MIG在復合焊接（組合焊接）中，從宏觀和顯微鏡觀察和硬度分布的測試結(jié)果可以獲得高品質(zhì)的連接器。二、 激光和電弧同化焊接（同化焊接）的發(fā)展，包含激光和TIG, MIG, 等離子弧。激光與TIG的混合焊接方法對比較薄的板材相對有效 果，AlMg3L鋁合金焊接可連續(xù)激光焊接兩次。對分歧厚度的化 裝，在具備等離子體的夾雜焊接激光器中，經(jīng)由過程圓形焊接電極

11、的中空激光。該方式可以增強焊接效力，同時可以經(jīng)由過程等離子體的遲緩冷卻下降焊接面積。鋁合金激光焊接激光焊接在汽車用激光焊接鋁合金，聚光燈有廣泛的關(guān)注。具有YAG激光焊接的鋁合金車A2都會采取高Si YAG激光焊接 鋁線和3kw光纖對6 XXX合金焊接，特別是在匹配方面的問題。 有間隙的受差和重力的影響，方向朝上的、方向朝下的和模對焊 接的影響。其他人也進行了各種合金激光器對接、搭接和丁宇接 頭焊接測試，比較其焊接和各種保護氣體的抗拉強度下關(guān)節(jié)，鑄造材料的激光焊接和擠壓材料，和氣孔的形成的影響并討論了各 種焊接條件。激光焊接在各個領(lǐng)域的應用有關(guān)激光的技術(shù)迅速的發(fā)展，并很快的運用在各行各業(yè)， 在激

12、光技術(shù)的開發(fā)過程的同時也給我們帶來了許多讓人驚喜的設(shè) 備如激光打標機，激光焊接機，激光雕刻機，激光切割機等。這 些激光設(shè)備運用都非常的廣泛。制造業(yè)中應用激光焊接的技術(shù)已經(jīng)廣泛的運用在國外的汽車制造行業(yè)，跟據(jù)統(tǒng)計，全球的切割激光裁剪板坯生產(chǎn)線在20XX年時已經(jīng)達到100多臺，每年都能生產(chǎn)7000萬件的汽車零部件定制焊板坯板， 而且這個數(shù)字還在不停增長中O激光焊接技術(shù)不僅擁有高能量密度，小熱影響區(qū)，柔性空間轉(zhuǎn)換，還能夠在大氣的環(huán)境下進行焊接，焊接變形等特點。其主 要運用在飛機制造過程中的能夠皮膚與皮膚連接在一起的平面 和縱梁進行焊接，以確保其在下面的空氣動力學形狀公差。在機身附件的組裝中也廣泛應用

13、激光束焊接技術(shù)，如骨盆鰭和翼翼盒，骨架結(jié)構(gòu)在應用范圍內(nèi)不再是肋骨支撐結(jié)構(gòu)和皮膚完整，而是應用高級片金屬成型技術(shù)，礦用備用激光焊接技術(shù)在三維空間中完 成焊接分裂，不僅產(chǎn)品質(zhì)量好，生產(chǎn)效率高，重現(xiàn)性好，工藝減 肥效果明顯。近年來在激光焊接的生產(chǎn)中也發(fā)現(xiàn)了薄壁部件，如入口，波紋管，管道，可變截面管等不同封閉。這些部分采用傳統(tǒng)焊接方 法采用微弧等離子弧焊，或小電流鴇僦弧焊。采用鈦合金材料， 即使采用低能量焊接技術(shù)，仍然導致薄壁材料的焊接變形超出公 差范圍，無法修復焊接缺陷，導致逐步淘汰傳統(tǒng)的命運焊接工藝。 激光束焊接具有局部保護，非常適合焊接薄壁鈦合金外殼零件O粉末冶金領(lǐng)域在科學技術(shù)的不斷發(fā)展的過程中

14、材料，特別需要工業(yè)技術(shù)在科學技術(shù)的不斷發(fā)展的過程中材料，特別需要工業(yè)技術(shù)的升級，冶金方法在運用中所用的材料并不能滿足它的需求。在具有特別的性能和制造的粉末冶金材料的優(yōu)勢下，在汽車和飛機等領(lǐng)域，傳統(tǒng)的冶金材料正被刀具切割工具制造所替代，并且在粉末冶金材料不停的發(fā)展之下，它所關(guān)聯(lián)的其他問題更為突顯了， 在一定方面限制了粉末冶金材料的運用。上世紀的八十年代，激光焊接技術(shù)在擁有了粉末冶金材料加 工領(lǐng)域的優(yōu)勢下，讓粉末冶金材料的運用有了不一樣的景像，例如采用了粉末冶金材料連接，一般常運用在焊接金剛石釬焊的方 法。但因為它的焊接強度比較低， 熱影響區(qū)寬度并不能特別的適 用，在焊料熔化損失引起的高溫高強度的

15、要求下，采用激光焊接成了能夠提高焊接強度和耐高溫性能的必要。汽車工業(yè)1980年代末，千瓦激光成功在工業(yè)生產(chǎn)中應用，現(xiàn)在汽車 制造業(yè)中大量應用激光焊接生產(chǎn)線已經(jīng)成為汽車制造業(yè)的突出 成就之一。德國奧迪，梅賽德斯，奔跑，公共，瑞典沃爾沃等世界知名 汽車工場在歐洲1980年率先在激光焊接進行了屋頂，車身，側(cè) 箱鍍金的焊接，就如同在上世紀 90年代美國的福特和克萊斯勒 慢慢的將激光焊接帶進了汽車的制造業(yè)，即使起步較晚，但成長卻非常的快。在意大利大部分的激光焊接范疇主要采用鋼作為其 組件組裝的焊接，在當下日產(chǎn)汽車例如本田和豐田汽車企業(yè)用在 制造汽車車身的籠蓋件都是采用激光焊接和切割工藝，同時也因為激光焊

16、接技術(shù)在汽車車身制造中體現(xiàn)的表現(xiàn)異常優(yōu)越，這讓擁有激光焊接技術(shù)的特征裝置越來越多地被運用。因為汽車行業(yè)具有規(guī)模大，自動化程度比較高的特性， 激光焊接設(shè)備往往功率比 較高，發(fā)展的方向比較多。在技術(shù)國家實驗室和飛機發(fā)動機技術(shù)公司在美國加入金屬 粉末的激光焊接和焊絲過程中， 德國不萊梅光束技術(shù)用于激光焊 接鋁合金機身框架進行了廣泛的研究，超過了添加在焊縫中有助于消除熱裂紋，提高焊接速度，解決公差問題，生產(chǎn)線的開發(fā)已 經(jīng)在梅賽德斯工廠投產(chǎn)。電子工業(yè)激光焊接在電子工業(yè)上的運用更為廣泛，尤其是微電子工業(yè)上。因為激光焊接的熱影響地域小使其加熱快速，低熱應力，這 是集成電路和半導體器件殼體封裝，體現(xiàn)出了其特別

17、的優(yōu)勢，斥地真空裝置時，操控激光焊接，如鋁不銹鋼聚焦撐持環(huán)，極快熱 陰極燈絲組件等。傳感器和恒溫器的彈性薄壁波紋板的厚度一般在 0.05-0.1 mm之間，運用一般的焊接方法并不能很快的解決問題， 熔極鴇 鴇僦弧焊接容易焊接，等離子體穩(wěn)定性，沖擊因數(shù)和運用激光焊 接效果異常的好，這個原因讓它的使用變得越來越廣泛。生物醫(yī)學上世紀的70年代激光焊接生物構(gòu)造在運用于激光焊管和血管的焊接中讓人覺得特別優(yōu)秀， 這讓許多的科研人員在測驗考試 中焊接各類生物構(gòu)造，焊接和推行到其他構(gòu)造。在有關(guān)于激光焊 接神經(jīng)科學的鉆研重點是國內(nèi)外的激光波長，劑量和功效規(guī)復， 和激光與焊料選擇鉆研，激光焊接細小的血管，皮膚等基

18、礎(chǔ)上焊 接大部分基礎(chǔ)鉆研與研究。激光焊接方式與傳統(tǒng)縫合方式相比，激光焊接快速符合，愈合過程當中無異物反映，連結(jié)焊縫的機械性能，修復構(gòu)造按照原 有生物力學特征的上風發(fā)展將在生物醫(yī)學利用中更普遍。其他領(lǐng)域在其他行業(yè)，激光焊接逐漸增加，特別是在國內(nèi)進行的特殊 材料焊接方面，如 BT20鈦合金，HE130合金，激光焊接鋰離子 電池，德國GlamacoCoswig玻璃機械制造商等大量研究，IFW與材料實驗研究所的聯(lián)合技術(shù)合作研制了平板玻璃激光焊接新 技術(shù)。3激光焊接的未來趨勢激光焊接的技術(shù)發(fā)展趨勢在激光焊接被大量應用是，人們也發(fā)現(xiàn)它有一些缺點：比如 在激光焊接過程中，金屬熱融化蒸發(fā)而形成深熔洞，洞裝滿金

19、屬蒸汽，氣體形式與激光等離子體云行動。激光等離子體接收和反射，削減激光在激光的接收率，下降激光的能量利用率；焊接賤 金屬界面需求很高因此容易混亂也容易產(chǎn)生毛孔疏松和裂縫；焊后在母材端面之間的接口部位存在凹陷，焊接過程不穩(wěn)定等等。 未來的激光焊接技術(shù)發(fā)展可以把激光與其他熱源一起進行復合 熱源焊接在保留原有的優(yōu)點的情況下又可以解決激光焊接的缺 陷。激光焊接的國內(nèi)趨勢與激光加工體系比擬，中國的激光加工體系很是復雜， 僅占 全球激光銷售量的2%擺布。首要表示為：高級激光加工體系很 少，甚至不均勻，主激光器不通過，精細激光加工設(shè)備存在巨大 差距未來中國技術(shù)焊接的發(fā)展趨勢如下。由于各級部門的積極關(guān)注， 規(guī)劃和建設(shè)，各類基金正在注入 中。特別是各國強調(diào)項目主體由高校，科研部門以企業(yè)為重點， 激光焊接技術(shù)將在技術(shù)方向發(fā)展， 加強自主創(chuàng)新。各種海內(nèi)制造 業(yè)接管激光加工手藝，可以進步產(chǎn)物的手藝含量，加速產(chǎn)物升級， 操縱可到達 火速制造”程度，知足市場對 個性化”產(chǎn)物的需求。 逐漸形成國內(nèi)產(chǎn)業(yè)集團，慢慢吞下激光零部件配套企業(yè)， 各種激 光加工系統(tǒng)的特點，制造商將在中國中部建立四個激光加工設(shè)備 制造業(yè)。珠江三角洲長三角和北京金環(huán)環(huán)渤海經(jīng)濟發(fā)展和分配。 一些世界領(lǐng)先的激光加工廠商投資中國。一些是國內(nèi)合資企業(yè)， 總