激光焊接原理讲解.pdf

激光焊接是激光材料加工技术应用的重要方面之一又常称为激光焊机、镭射焊机按其工作方式常可分为激光模具烧焊机（手动焊接机）、自动激光焊接机、激光点焊机、光纤传输激光焊接机光焊接是利用高能量的激光脉冲对材料进行微小区域内的局部加热激光辐射的能量通过热传导向材料的内部扩散将材料熔化后形成特定熔池以达到焊接的目的。一、激光焊接的主要特性。20世纪70年代主要用于焊接薄壁材料和低速焊接焊接过程属热传导型即激光辐射加热工件表面表面热量通过热传导向内部扩散通过控制激光脉冲的宽度、能量、峰值功率和重复频率等参数使工件熔化形成特定的熔池。由于其独特的优点已成功应用于微、小型零件的精密焊接中。高功率C02及高功率YAG激光器的出现开辟了激光焊接的新领域。获得了以小孔效应为理论基础的深熔焊接在机械、汽车、钢铁等工业领域获得了日益广泛的应用。与其它焊接技术相比激光焊接的主要优点是：1、速度快、深度大、变形小。2、能在室温或特殊条件下进行焊接焊接设备装置简单。例如激光通过电磁场光束不会偏移；激光在真空、空气及某种气体环境中均能施焊并能通过玻璃或对光束透明的材料进行焊接。3、可焊接难熔材料如钛、石英等并能对异性材料施焊效果良好。4、激光聚焦后功率密度高在高功率器件焊接时深宽比可达5:1最高可达10:1。5、可进行微型焊接。激光束经聚焦后可获得很小的光斑且能精确定位可应用于大批量自动化生产的微、小型工件的组焊中。6、可焊接难以接近的部位施行非接触远距离焊接具有很大的灵活性。尤其是近几年来在YAG激光加工技术中采用了光纤传输技术使激光焊接技术获得了更为广泛的推广和应用。7、激光束易实现光束按时间与空间分光能进行多光束同时加工及多工位加工为更精密的焊接提供了条件。但是激光焊接也存在着一定的局限性：1、要求焊件装配精度高且要求光束在工件上的位置不能有显著偏移。这是因为激光聚焦后光斑尺雨寸小焊缝窄为加填充金属材料。若工件装配精度或光束定位精度达不到要求很容易造成焊接缺憾。2、激光器及其相关系统的成本较高一次性投资较大。二、激光焊接热传导。激光焊接是将高强度的激光束辐射至金属表面通过激光与金属的相互作用使金属熔化形成焊接。在激光与金属的相互作用过程中金属熔化仅为其中一种物理现象。有时光能并非主要转化为金属熔化而以其它形式表现出来如汽化、等离子体形成等。然而要实现良好的熔融焊接必须使金属熔化成为能量转换的主要形式。为此必须了解激光与金属相互作用中所产生的各种物理现象以及这些物理现象与激光参数的关系从而通过控制激光参数使激光能量绝大部分转化为金属熔化的能量达到焊接的目的。三、激光焊接的工艺参数。1、功率密度。功率密度是激光加工中最关键的参数之一。采用较高的功率密度在微秒时间范围内表层即可加热至沸点产生大量汽化。因此高功率密度对于材料去除加工如打孔、切割、雕刻有利。对于较低功率密度表层温度达到沸点需要经历数毫秒在表层汽化前底层达到熔点易形成良好的熔融焊接。因此在传导型激光焊接中功率密度在范围在104~106W/CM2。2、激光脉冲波形。激光脉冲波形在激光焊接中是一个重要问题尤其对于薄片焊接更为重