《激光焊接工藝》課件

激光焊接工藝激光焊接技術(shù)簡(jiǎn)介精密焊接激光焊接是一種精密焊接技術(shù)，可用于焊接各種材料，包括金屬、塑料和陶瓷。熱影響區(qū)小激光焊接的特點(diǎn)是熱影響區(qū)小，焊接變形小，這使其成為精密零件焊接的理想選擇。高效焊接激光焊接是一種高效的焊接技術(shù)，可提高生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本。激光焊接的原理激光焊接利用高能量密度的激光束照射工件表面，使工件材料快速熔化，形成熔池。隨著激光束的移動(dòng)，熔池不斷向前推進(jìn)，最終形成焊縫。激光焊接過(guò)程分為三個(gè)階段：激光束照射工件表面，使工件材料升溫。工件材料達(dá)到熔點(diǎn)，開(kāi)始熔化形成熔池。熔池在表面張力和重力的作用下冷卻凝固，形成焊縫。激光的特點(diǎn)高度集中激光束能夠集中到極小的區(qū)域，從而實(shí)現(xiàn)高能量密度，非常適合微細(xì)加工。高能量密度激光束具有高能量密度，能夠快速加熱和熔化金屬，實(shí)現(xiàn)高效的切割和焊接。單色性強(qiáng)激光束的波長(zhǎng)非常單一，能夠?qū)崿F(xiàn)高度精確的控制和聚焦，適用于精密加工。激光焊接的優(yōu)勢(shì)精確度高激光焊接可以實(shí)現(xiàn)高精度控制，焊縫尺寸可控，減少焊接變形。熱影響區(qū)小激光焊接熱量集中，熱影響區(qū)小，降低了對(duì)材料的熱影響，減少焊接變形和材料性能變化。速度快激光焊接速度快，提高生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本。自動(dòng)化程度高激光焊接可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化操作，降低人工成本，提高焊接質(zhì)量。激光焊接的應(yīng)用領(lǐng)域汽車制造車身、底盤(pán)、發(fā)動(dòng)機(jī)等部件的焊接電子制造手機(jī)、電腦、精密儀器等產(chǎn)品的焊接醫(yī)療器械手術(shù)器械、植入物、醫(yī)療設(shè)備等產(chǎn)品的焊接焊接金屬的種類鋼材碳鋼、合金鋼、不銹鋼等。有色金屬鋁、銅、鈦、鎂等。貴金屬金、銀、鉑等。焊縫的形狀和尺寸激光焊接的焊縫形狀和尺寸取決于焊接工藝參數(shù)、材料和焊接工件的幾何形狀等因素。常見(jiàn)的焊縫形狀包括對(duì)接焊縫、角焊縫、搭接焊縫和塞焊縫等。焊縫尺寸包括焊縫寬度、焊縫高度和焊縫深度等。焊接深度的影響因素激光功率功率越高，焊接深度越大。聚焦光斑尺寸光斑尺寸越小，功率密度越高，焊接深度越大。焊接速度速度越慢，熱量積累越多，焊接深度越大。材料特性材料的熱導(dǎo)率和熔點(diǎn)影響焊接深度。焊接速度的影響因素因素影響激光功率功率越高，速度越快，但熔池深度也會(huì)增加材料厚度材料越厚，速度越慢，以確保完全熔透焊接氣體保護(hù)氣體種類和流量會(huì)影響熔池穩(wěn)定性聚焦光斑尺寸光斑越小，速度越快，但熔池深度也會(huì)減小焊縫形狀和尺寸不同的焊縫形狀和尺寸需要調(diào)整速度焊接功率的影響因素1材料厚度較厚的材料需要更高的焊接功率。2焊接速度較高的焊接速度需要更高的焊接功率。3材料類型不同材料的熔點(diǎn)和熱導(dǎo)率不同，需要不同的焊接功率。4焊縫尺寸較大的焊縫尺寸需要更高的焊接功率。焊接氣體的作用保護(hù)氣體惰性氣體，如氬氣和氦氣，可防止熔池氧化和氮化，保證焊縫質(zhì)量?；钚詺怏w氧氣等活性氣體可提高焊接效率，增加焊縫的熔深，但會(huì)造成氧化。輔助氣體氫氣、氮?dú)獾容o助氣體可用于改善焊縫形狀、減少飛濺和提高焊接速度。激光焊接的工藝參數(shù)功率焊接功率決定焊接能量。速度焊接速度影響熔池大小和形狀。焦點(diǎn)焦點(diǎn)位置決定熔池深度和寬度。激光焊機(jī)的結(jié)構(gòu)組成激光焊機(jī)主要由激光器、光學(xué)系統(tǒng)、運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、電源系統(tǒng)、控制系統(tǒng)等組成。激光器是激光焊機(jī)的核心部件，負(fù)責(zé)產(chǎn)生激光束。光學(xué)系統(tǒng)將激光束聚焦到工件表面。運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)控制激光束和工件的相對(duì)運(yùn)動(dòng)。冷卻系統(tǒng)對(duì)激光器和光學(xué)系統(tǒng)進(jìn)行冷卻。電源系統(tǒng)為激光焊機(jī)提供工作電源?？刂葡到y(tǒng)負(fù)責(zé)控制激光焊機(jī)的整個(gè)工作過(guò)程。激光焊機(jī)的工作原理1激光發(fā)生激光器產(chǎn)生高能量的光束。2光束聚焦光束通過(guò)聚焦鏡集中到焊縫處。3材料熔化激光能量使焊縫材料熔化形成熔池。4冷卻凝固熔池冷卻凝固，形成焊縫。激光焊機(jī)的種類和選擇固體激光器固體激光器使用固體材料作為增益介質(zhì)，具有高功率、高效率的特點(diǎn)，適用于各種材料的焊接。光纖激光器光纖激光器使用光纖作為增益介質(zhì)，具有體積小、光束質(zhì)量好等優(yōu)勢(shì)，適合精密焊接。CO2激光器CO2激光器是常用的工業(yè)激光器，功率較高，適用于大功率焊接，但體積較大。選擇依據(jù)選擇合適的激光焊機(jī)需要考慮焊接材料、焊接工藝要求、焊接效率、成本等因素。激光焊機(jī)的維護(hù)和保養(yǎng)定期清潔保持激光焊機(jī)清潔，尤其是光學(xué)元件，例如透鏡和反射鏡，這些元件需要定期清潔以確保其光學(xué)性能。更換易損件激光焊機(jī)的一些部件需要定期更換，例如冷卻液，濾芯和噴嘴，應(yīng)根據(jù)制造商的建議進(jìn)行更換。定期檢查定期檢查激光焊機(jī)的所有部件，確保它們處于良好工作狀態(tài)，如檢查電氣連接，氣體管道和冷卻系統(tǒng)。激光焊接的安全注意事項(xiàng)1防護(hù)眼鏡操作激光焊接設(shè)備時(shí)，必須佩戴專門(mén)的防護(hù)眼鏡，以防止激光束對(duì)眼睛造成傷害。2工作服操作人員應(yīng)穿著耐熱且不易燃的工作服，以防止激光束灼傷皮膚。3通風(fēng)設(shè)施焊接過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生有害氣體，應(yīng)確保良好的通風(fēng)設(shè)施，避免人員吸入有害氣體。4安全警示在激光焊接區(qū)域設(shè)置安全警示標(biāo)志，提醒人員注意安全，防止意外事故發(fā)生。激光焊接的質(zhì)量控制焊縫外觀檢查焊縫表面是否有氣孔、裂紋、未熔合、焊瘤等缺陷。焊縫尺寸測(cè)量焊縫寬度、深度和高度，確保符合設(shè)計(jì)要求。力學(xué)性能進(jìn)行拉伸試驗(yàn)、彎曲試驗(yàn)等，評(píng)估焊縫的強(qiáng)度和韌性。金相檢驗(yàn)通過(guò)顯微鏡觀察焊縫組織結(jié)構(gòu)，判斷焊縫質(zhì)量是否合格。熔池穩(wěn)定性的影響因素激光功率功率過(guò)低，熔池尺寸小，易出現(xiàn)焊縫不連續(xù)。功率過(guò)高，熔池過(guò)大，易出現(xiàn)焊縫過(guò)寬或燒穿。焊接速度速度過(guò)快，熔池尺寸小，易出現(xiàn)焊縫不連續(xù)。速度過(guò)慢，熔池過(guò)大，易出現(xiàn)焊縫過(guò)寬或燒穿。焊縫成型的影響因素因素影響激光功率功率過(guò)高，熔池過(guò)大，焊縫容易形成氣孔和裂紋；功率過(guò)低，熔池過(guò)小，焊縫無(wú)法形成。焊接速度速度過(guò)快，熔池冷卻速度快，焊縫容易形成裂紋；速度過(guò)慢，熔池冷卻速度慢，焊縫容易形成氣孔。焦點(diǎn)位置焦點(diǎn)位置偏離焊縫中心，會(huì)導(dǎo)致焊縫寬度不均勻，甚至形成氣孔。焊接氣體焊接氣體種類和流量會(huì)影響熔池的流動(dòng)和冷卻速度，從而影響焊縫形狀。焊接變形的原因及控制熱應(yīng)力焊接過(guò)程中，熱量集中在焊縫區(qū)域，導(dǎo)致材料膨脹。冷卻時(shí)，材料收縮，產(chǎn)生熱應(yīng)力，導(dǎo)致變形。材料的力學(xué)性能不同材料的熱膨脹系數(shù)和屈服強(qiáng)度不同，導(dǎo)致焊接變形差異。焊接工藝參數(shù)焊接速度、焊接電流和焊接熱輸入等參數(shù)影響熱應(yīng)力和材料的塑性變形，從而影響變形。焊接殘余應(yīng)力的產(chǎn)生與消除熱力集中焊接過(guò)程中的熱輸入導(dǎo)致局部區(qū)域溫度升高，造成金屬材料熱膨脹。冷卻不均焊接冷卻過(guò)程中，焊縫和周圍區(qū)域的冷卻速度不同，產(chǎn)生不均勻的收縮，從而形成殘余應(yīng)力。激光焊接的缺陷及成因1焊縫氣孔焊接過(guò)程中氣體被困在熔池中形成氣孔，影響焊縫的強(qiáng)度和外觀。2焊縫裂紋由于焊接熱應(yīng)力和殘余應(yīng)力，焊縫容易產(chǎn)生裂紋，降低焊接質(zhì)量。3未熔合激光能量不足或焊接速度過(guò)快導(dǎo)致工件之間未完全熔合，影響焊接的強(qiáng)度和可靠性。4熔深不足激光能量不足或焊接速度過(guò)快導(dǎo)致熔深不足，影響焊接的強(qiáng)度和可靠性。激光焊接缺陷的檢測(cè)方法目視檢測(cè)目視檢測(cè)是常用的方法，適用于大部分缺陷。但對(duì)微小缺陷難以發(fā)現(xiàn)。X射線檢測(cè)適用于內(nèi)部缺陷的檢測(cè)，如氣孔、裂紋等。超聲波檢測(cè)適合于焊接材料內(nèi)部缺陷的檢測(cè)，如氣孔、裂紋等。顯微鏡檢測(cè)可觀察焊接接頭的微觀結(jié)構(gòu)，幫助判斷焊接質(zhì)量。激光焊接缺陷的修復(fù)方法缺陷類型常見(jiàn)的激光焊接缺陷包括：氣孔、裂紋、未焊透、焊瘤、咬邊、燒穿、變形等。修復(fù)方法修復(fù)方法根據(jù)缺陷類型選擇：如氣孔可用填充焊修復(fù)，裂紋可用手工電弧焊或激光再焊接修復(fù)，未焊透可用補(bǔ)焊修復(fù)。修復(fù)步驟先清理缺陷部位，再進(jìn)行修復(fù)焊接，最后進(jìn)行檢驗(yàn)合格后才能投入使用。激光焊接工藝的發(fā)展趨勢(shì)智能化激光焊接將更加智能化，通過(guò)人工智能和機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)焊接過(guò)程的自動(dòng)化和優(yōu)化。高精度激光焊接的精度將進(jìn)一步提高，可以實(shí)現(xiàn)更精細(xì)的焊縫控制，滿足更嚴(yán)格的加工需求。多功能化激光焊接將具備更多功能，例如激光切割、激光打標(biāo)、激光表面處理等，實(shí)現(xiàn)多功能集成。綠色環(huán)保激光焊接將更加環(huán)保，減少污染排放，符合可持續(xù)發(fā)展理念。激光焊接技術(shù)在工業(yè)中的應(yīng)用汽車制造車身、底盤(pán)、發(fā)動(dòng)機(jī)等部件的焊接電子設(shè)備手機(jī)、電腦、平板等精密器件的焊接醫(yī)療器械手術(shù)器械、醫(yī)療設(shè)備的焊接珠寶首飾金、銀、鉑等貴金屬的焊接激光焊接技術(shù)的未來(lái)前景1智能化發(fā)展激光焊接將朝著智能化方向發(fā)展，例如自動(dòng)控制、在線監(jiān)測(cè)和過(guò)程優(yōu)化等。2高精度和高效率激光焊接技術(shù)將不斷提高精度和效率，以滿足更精密、更復(fù)