焊接实验报告
一、实验目的
（1）了解激光焊接热导焊和深熔焊两种焊接模式的原理，特别要掌握激光深熔焊的原理。
（2）了解激光焊接工艺参数对焊接成形的影响规律，利用实验方法获得焦点位置，激光功率和焊接速度对激光焊接焊缝成形的硬性规律。
（3）测定焦点位置对激光焊接熔化效率的影响曲线。
二、实验内容
（1）学习并掌握激光熔焊的原理，主要包括小孔的形成，等离子体的产生和对焊接过程的影响，以及激光深熔焊焊缝成形特征。
（2）利用光纤激光器焊接低碳钢样品，焊接后制备焊接横断面的金相试样，用光学显微镜观察并记录不同焊接工艺条件下焊缝成形的特点，测试焊缝容身和焊缝宽度随焦点位置、激光功率和焊接速度的变化规律。
（3）测量焊缝断面面积，得到焦点位置对激光焊接熔化效率的影响。
三、实验原理
激光焊接有两种模式进行，一种是给予小孔效应的激光深熔焊，另外是给予热传导方式
的激光热导焊。当激光的功率密度大于
52
510/
W cm
的激光束照射到金属材料表面时，材
料产生蒸发并形成小孔。深熔焊过程产生的金属蒸汽和保护气体，在激光作用下发生电离，从而在小孔内部和上方形成等离子体，这个充满金属蒸汽和等离子体的小孔就像一个黑体，入射激光进入小孔后经过小孔壁多次反射吸收后达到90%以上的激光都被小孔吸收，小孔周围的金属被小孔壁传递的能量熔化。随着光束的移动，小孔前方的金属材料被连续蒸发，小孔以一种动态平衡的方式向前移动，保卫小孔的熔融金属沿小孔周围向后流动，随后冷却并凝固形成焊缝。
当激光的功率密度较低时，激光辐射能量作用于材料表面，激光辐射能再表面转化为热量。表面热量通过热传导向内部扩散，使材料熔化，在两材料链接区的部分形成熔池。熔池随着激光束一道向前运动，熔池中的熔融金属并不会向前运动。在激光束向前运动后，熔池中的熔融金属随之凝固，形成连接两块材料的焊缝。激光辐射能量值作用于材料表面，下层材料的熔化靠热传导进行。激光能量被表层10~100nm的薄层所吸收使其溶化后，表面温度继续升高，使熔化温度的等温线向材料深处传播。
在激光焊接中，激光的功率。焊接速度和焦点位置是影响焊缝成形的几个主要因素，另外，保护气体的种类和流量对于焊缝的成形也有着重要的影响。
焊缝的成形擦书包括容身和焊缝宽度，激光焊接时上述不同的参数主要影响这两个参数。
四、实验步骤
（1）将实验用钢板放好，通过机床控制器完成编程；
（2）严格按照试验规程启动iguangqi，并且做好保护措施；
（3）对于焊接速度、激光器功率。焦点位置这三个参数，每次改变一个变量，每组完成若干次；
（4）将试样取出，并记录不同功率对应的焊缝形态。
（5）通过实验室提供的进项实验进行观察，了解不同参数对于激光焊接的影响。
五、实验数据及分析（光纤激光实验）
（1）功率对于焊缝成形的影响
V=1.5m/min f=0
P=1000W,f=0
（3）焦点位置对于焊缝成形的影响
功率对焊接熔宽熔深的影响：
速度对焊接熔宽熔深的影响：
焦点对焊接熔宽熔深的影响：
1）数据分析
（1）焊接速度以及焊接位置确定的激光束，焊缝熔宽以及熔深会随着激光功率的增加呈增加的趋势，当功率增大到一定程度，预测产品被焊透，熔宽也会有一个阈值；
（2）功率和焊接位置确定的激光束，随着激光移动速度的增加，焊缝的熔深和熔宽均逐渐减小，当速度很慢时，材料被焊透切焊缝较宽，当速度较快时，材料焊不透且部分焊缝很窄；
（3）焦点位置对焊缝的影响基本上呈对称趋势，其中在0焦点位置，焊缝的熔深达到最大，而熔宽则不然，在功率达到一定范围时，熔宽随着斑点直径增大而增大，增大一定范围时，外围能量不足以使焊缝金属熔化，熔宽减小。
六、思考题
（一）激光焊接的主要参数包括哪些，分别如何影响焊缝成形的。
主要参数为焊接速度，激光的功率，焦点位置三个因素，对焊缝成形的影响如上所示。
（二）激光焊接的主要特点是什么，相对于传统钓焊接方法，存在何种优势？激光焊接又有哪些缺陷和不足？
优点：
（1）激光束易于聚焦、对准及受光学仪器所导引，可放置在离工件适当之距离，且可在工件周围的机具或障碍间再导引，其他焊接法则因受到上述的空间限制而无法发挥。
（2）可以切换装置将激光束传送至多个工作站。
（3）不需使用电极，没有电极污染或受损的顾虑。且因不属于接触式焊接制程，机具的耗损及变形接可降至最低。
（4）可将入热量降到最低的需要量，热影响区金相变化范围小，且因热传导所导致的变形亦最低。
（5）不需真空，亦不需做X射线防护。
（6）激光束可聚焦在很小的区域，可焊接小型且间隔相近的部件。
（7）可焊材质种类范围大，亦可相互接合各种异质材料。
（8）易于以自动化进行高速焊接，亦可以数位或电脑控制。
（9）焊接薄材或细径线材时，不会像电弧焊接般易有回熔的困扰。
（10）不受磁场所影响（电弧焊接及电子束焊接则容易），能精确的对准焊件。
（11）可焊接不同物性（如不同电阻）的两种金属。
（12）工件可放置在封闭的空间（经抽真空或内部气体环境在控制下）。
（13）若以穿孔式焊接，焊道深一宽比可达10:1。
（14）32mm板厚单道焊接的焊接工艺参数业经检定合格，可降低厚板焊接所需的时间甚至可省掉填料金属的使用。
缺点：
（1）高反射性及高导热性材料如铝、铜及其合金等，焊接性会受激光所改变。
（2）设备昂贵。
（3）最大可焊厚度受到限制渗透厚度远超过19mm的工件，生产线上不适合使用激光焊接。
（4）焊件位置需非常精确，务必在激光束的聚焦范围内。
（5）当进行中能量至高能量的激光束焊接时，需使用等离子控制器将熔池周围的离子化气体驱除，以确保焊道的再出现。
（6）能量转换效率太低，通常低于10%。
（7）焊道快速凝固，可能有气孔及脆化的顾虑。
（8）焊件需使用夹治具时，必须确保焊件的最终位置需与激光束将冲击的焊点对准。（三）如何测量或者计算激光深熔焊的临界功率密度
这个问题没有查到比较好的文献可以解读
（四）请谈谈对本次试验的认识，感想和建议。
本次试验让我们对激光焊接，尤其是光纤焊有了比较形象的了解，在动手实验以及产品焊缝的分析中对影响焊缝成形的因素以及效果有了直观的认识，也是对书本中所学内容的一个补充。希望此类实验可以再今后的课程中越来越多，也希望此类课程可以再时间上提前一些。
激光焊接应用 一、激光焊接的主要特性。 激光焊接是激光材料加工技术应用的重要方面之一。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CO2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要。当高强度激光束射至材料表面，金属表面将会有60~98%的激光能量反射而损失掉，且反射率随表面温度变化。在一个激光脉冲作用期间内，金属反射率的变化很大。 3、激光脉冲宽度。 脉宽是脉冲激光焊接的重要参数之一，它既是区别于材料去除和材料熔化的重要参数，也是决定加工设备造价及体积的关键参数。 4、离焦量对焊接质量的影响。 激光焊接通常需要一定的离做文章一，因为激光焦点处光斑中心的功率密度过高，容易蒸发成孔。离开激光焦点的各平面上，功率密度分布相对均匀。 离焦方式有两种：正离焦与负离焦。焦平面位于工件上方为正离焦，反之为负离焦。按几何光学理论，当正负离做文章一相等时，所对应平面上功率密度近似相同，但实际上所获得的熔池
动力电池激光焊接模式分析 1引言 动力电池是新能源汽车的核心零部件，直接决 定整车性能，其生产流程可分为前端、中端和后端 设备，设备的精度和自动化水平将直接影响到电池 的生产效率和一致性。2015年动力电池的扩产直 接拉动了设备需求，而作为新一代动力电池生产装 备，激光焊接已拓展至自动化产线的全工艺应用， 本文针对激光焊接在动力电池行业中的应用情况， 结合激光焊接工艺分析了铝合金的焊接难点以及焊 接模式对焊接质量的影响，阐述了激光焊接的特点，讨论了方形动力电池激光焊接时存在的问题和解决 措施。 2激光焊接工艺 动力电池制造过程焊接方法与工艺的合理选 用，将直接影响电池的成本、质量、安全以及电池 的一致性。在众多焊接方式中，激光焊接其独特的 优势在很多领域已得到广泛应用，其特点有如下几 点：首先，节能环保，且热影响区金相变化范围小， 不易变形。激光束易于聚焦、对准及受光学仪器所 导引，可放置在离工件适当之距离，可在工件周围 的夹具或障碍间再导引，其他焊接法则因受到上述 的空间限制而无法发挥。其次，工件可放置在封闭 的空间（经抽真空或内部气体环境在控制下）。激 光束可聚焦在很小的区域，可焊接小型且间隔相近 的部件，可焊材质种类范围大，亦可相互接合各种 异质材料。另外，易于实现自动化进行高速焊接， 可以数位或电脑控制。焊接薄材或细径线材时，不 会像电弧焊接般易有回熔的困扰。 电池通常都包含许多种材料，比如锌、钢、铝、铜、钛、镍等，这些金属可能被制成电极、导线， 或仅仅是外壳。用于动力电池的电芯由于遵循“轻 便”的原则，通常会采用较“轻”的铝材质外，还需要做得更“薄”，一般壳、盖、底基本都要求达 到1.0 mm以下，主流厂家目前基本材料厚度均在 0.8 mm左右。电池焊接的好坏其导电性、强度、 气密性、金属疲劳和耐腐蚀性能是典型的焊接质量 评价标准。 3工艺难点 目前，铝合金材料的电池壳占整个动力电池的 90%以上。其焊接的难点在于铝合金对激光的反 射率极高,焊接过程中气孔敏感性高,焊接时不可避免地会出现一些问题缺陷，其中最主要的是气孔 和热裂纹。铝合金的激光焊接过程中容易产生气孔， 主要有两类：氢气孔和匙孔破灭产生的气孔。由于 激光焊接的冷却速度太快，氢气孔问题更加严重， 并且在激光焊接中还多了一类由于小孔的塌陷而产 生的孔洞。 热裂纹问题。铝合金属于典型的共晶型合金，焊接时容易出现热裂纹，包括焊缝结晶裂纹和 HAZ液化裂纹，由于焊缝区成分偏析会发生共晶 偏析而出现晶界熔化，在应力作用下会在晶界处形 成液化裂纹，降低焊接接头的性能。 炸火（也称飞溅）问题。引起炸火的因素很多，如材料的清洁度、材料本身的纯度、材料自身的特 性等，而起决定性作用的则是激光器的稳定性。 壳体表面凸起、气孔、内部气泡。究其原因， 主要是光纤芯径过小或者激光能量设置过高所致。 并不是一些激光设备提供商宣传的“光束质量越好，焊接效果越优秀”，好的光束质量适合于熔深较大 的叠加焊接。寻找合适的工艺参数才是解决问题的 致胜法宝。 4焊接模式选择 4.1 脉冲模式焊接 ■冉昌林杨毛三武汉逸飞激光设备有限公司 39
1 目的 确立本公司激光焊接焊缝控制的标准。 2 围 本标准适用于本公司喷嘴环激光焊接及其他需要激光焊接件的所有图纸要求符合的焊缝，除在焊接图上有不同的焊接标准说明，其余（包括氩弧焊）均以本标准为依据执行。 3 职责 质保部负责对本标准的实施及控制。。 4标准容 4.1 焊缝焊接要求：
4.2焊缝外观质量要求： 4.2.1焊缝质量外观检查规定操作工100﹪目视检查，检验员进行首末检查和过程抽检，目 视怀疑尺寸超差的须送检验员进行复检确认。 4.2.2 焊缝表面缺陷检查：
4.3试验标准 4.4焊接缺陷名称解释： 4.4.1裂纹：缺陷多数存在于焊缝及焊缝热影响区域的微小裂缝。此缺陷直接影响产品的机 械性能 4.4.2气孔：缺陷存在于焊缝部及表面的孔洞。此缺陷影响焊接强度。 4.4.3咬边：缺陷存在于焊缝与母材的交界熔合线部位，正常焊缝该处应为圆滑过渡。此缺 陷影响焊接强度 4.4.4凹陷：在一段成型均匀的焊缝中，有一段焊缝低于正常的焊缝高度形成的塌陷，此缺 陷影响焊接强度，而且外表不美观。 4.4.5烧穿：在焊接部位母材熔化后，没有形成焊缝而将母材烧穿，此缺陷是一种严重的不 合格缺陷。 4.4.6焊瘤：在一段成型均匀的焊缝中，有局部焊缝，高于正常的焊缝高度形成的突起，此 缺陷影响外观。 4.4.7断弧：在一段成型均匀的焊缝中，有一段或一点焊缝没有或者此处焊缝细小。此缺陷 影响机械性能。
4.4.8夹渣：缺陷存在于焊缝部及表面，它是一种非正常熔化金属的杂物熔夹在焊缝中。 4.4.9偏焊：焊脚两侧有一侧高度低于要求的焊脚高，此缺陷影响焊接强度和美观。 4.4.10 弧坑：缺陷存在于焊缝结束收弧部分，它是由于母材熔化过多或没有足够的金属填 充而形成的凹坑。
一、原理 原理分类： 热传导型焊接：功率密度小于104~105W/cm2为热传导焊，此时熔深浅、焊接速度慢；热传导型激光焊接，需控制激光功率和功率密度，金属吸收光能后，不产生非线性效应和小孔效应。激光直接穿透深度只在微米量级，金属内部升温靠热传导方式进行。 激光深熔焊接：功率密度大于105~107W/cm2时，金属表面受热作用下凹成“小孔”，形成深熔焊，具有焊接速度快、深宽比大的特点。 1.透射或反射镜聚焦后可获得直径小于0.01mm、功率密度高达106~l012W/cm2的能束。 2.微观上是一个量子过程，宏观上则表现为反射、吸收、加热、熔化和汽化等现象。激光焊时,激光照射到被焊接件的表面，与其发生作用，一部分被反射，另一部分进入焊件内部。 3.加热：光子的能量→晶格的热振动能，温度升高，达到2500℃。 熔化和汽化：当功率密度大于106W/cm2时，被焊材料会产生急剧的蒸发。被焊材料蒸发，
①光束焦斑 ②透镜焦距，最短焦深多为焦距126mm； ③焦点位置，通常焦点的位置设置在工件表面之下大约所需熔深的1/4处。 2.材料吸收值 （1）材料的电阻系数，材料吸收率与电阻系数的平方根成正比，而电阻系数又随温度而变化； （2）材料的表面状态（或者光洁度）对光束吸收率有较重要影响； 3.焊接速度 提高速度会使熔深变浅，但速度过低又会导致材料过度熔化、工件焊穿。（需要一个速度范围） 4.保护气体 （1）使工件在焊接过程中免受氧化；
（2）保护聚焦透镜免受金属蒸气污染和液体熔滴的溅射； （3）驱散高功率激光焊接产生的等离子屏蔽； 等离子云对熔深的影响在低焊接速度区最为明显。当焊接速度提高时，它的影响就会减弱。吹气方法学问大啊！ 5.焊接起始、终止点的激光功率渐升、渐降控制。 起始和终止端产生凹坑，为了防止这个现象发生，可对功率起止点编制程序，使功率起始和终止时间变成可调，即起始功率用电子学方法在一个短时间内从零升至设置功率值，并调节焊接时间，最后在焊接终止时使功率由设置功率逐渐降至零值。 6.焊缝形状 （1）直线型 （2）正弦型 （3）摇摆型：稳定性高±15% 7.焊缝长度
手持焊接行业分析 2018年下半年以来，手持式的激光焊接逐渐受到欢迎，并且成为了今年上半年激光焊接市场的一个亮点，2019年工博会上各家激光设备也纷纷展出了手持激光焊接设备。以目前手持激光焊的技术水平和应用场景，最有可能替代的正是TIG焊机(氩弧焊机)市场。氩弧焊机单台价值量仅2000元，而手持激光焊设备单台价值量高达12万元。 综合考虑效率提升、单台价格等因素，若每年有10%的氩弧焊机被手持激光焊设备替代，则年均手持激光焊需求量约为40000台，市场规模高达48亿元。 焊接速度快，比传统焊接快2-10倍，一台机器一年至少可以省2个焊工。 焊接可以分为熔化焊、压力焊及钎焊。熔焊是在焊接过程中将工件接口加热至熔化状态，不用加压力完成焊接的方法。熔焊时，热源将待焊两工件接口处迅速加热熔化，形成熔池。熔池随热源向前移动，冷却后形成连续焊缝而将两工件连接成为一体。激光焊属于熔化焊的一种。 手持激光焊接机一般由激光器(一般配500-1500W光纤连续激光器)、冷水机组、控制软件、激光焊接头、光纤等部件组成。配套1000W激光器的焊接设备价格在10万元左右，配套1500W激光器的焊接设备价格在13万元左右。
手持激光焊发展时间尚短，应用的领域集中在钣金、机箱、水箱、配电箱等机柜、橱柜厨卫、不锈钢门窗护栏等复杂不规则、不需要夹具的焊接工序，在这些应用场景中取代了传统氩弧焊、电焊在薄不锈钢板、铁板、铝板等金属材料方面的焊接。未来，激光手持焊设备形成标准后，可应用于轨道交通、航空航天、汽车制造等支柱行业。 设备市场空间巨大，带动中低功率光纤激光器需求 据中国电器工业协会电焊机分会年度报告数据，2018年各类电焊机总销量(56家协会成员企业)374万台，其中直流手工弧焊机占比49.4%， MIG/MAG熔化极气体保护弧焊机占比23.7%，TIG焊机(氩弧焊机)占比10.2%，交流弧焊机占比6.3%。主流焊机中，直流焊机主要用在制造压力容器锅炉、管道等。交流焊机主要用于针对钢板的电焊作业。 埋弧焊主要的焊接物体是大梁、桥梁等其他钢结构件这类比较厚的钢体材料。气体保护焊，包括二氧化碳保护焊和氩弧焊，对有色金属以及对2MM以下的薄板进行焊接。从设备特性和下游应用来看，手持激光焊主要替代的是氩弧焊的市场。 据中国电器工业协会电焊机分会年度报告数据，2018年TIG焊机(氩弧焊机)总销量38.22万台，同比下降7.1%，价值量7.6亿元，同比下降
激光焊接的未来与前景 激光焊接前景 摘要：焊接是一种将材料永久连接，并成为具有给定功能结构的制造技术。近几年中国完成的一些标志性工程来看，焊接技术发挥了重要作用。但传统焊接已不能满足越来越高的技术要求和条件限制，激光焊接便有了很大的发展空间。激光技术涉及材料学、力学、计算机科学等。研发是一个消耗的过程，其投入要求高，资金回收期较长。单靠企业研发，速度很难跟上，于是有一部分压力转移到国家科研机构。所以产业化需要强大的经济实体后盾和政策支持。 关键词：焊接技术关键制造工艺激光焊接产业化 焊接是一种将材料永久连接，并成为具有给定功能结构的制造技术。几乎所有的产品，从几十万吨巨轮到不足1克的微电子元件，在生产制造中都不同程度地应用焊接技术。焊接已经渗透到制造业的各个领域，直接影响到产品的质量、可靠性和寿命以及生产的成本、效率和市场反应速度。中国2005年钢产量达到3．49亿吨，成为世界最大的钢材生产与消费国，而焊接结构的用钢量也突破1．3亿吨，相当于美国一年的钢产量，成为世界上空前最大的焊接钢结构制造国。近几年中国完成的一些标志性工程来看，焊接技术发挥了重要作用。例如三峡水利枢纽的水电装备就是一套庞大的焊接系统，包括导水管、蜗壳、转轮、大轴、发电机机座等，其中马氏体不锈钢转轮直径10．7m 高5．4m 重440t，为世界最大的铸－焊结构转轮。该转轮由上冠、下环和13或15个叶片焊接而成，每个转轮的焊接需要用12t焊丝，耗时4个多月。神舟6号飞船的成功发射与回收，标志着中国航天事业的巨大进步，其中两名航天员活动的返回舱和轨道舱都是铝合金的焊接结构，而焊接接头的气密性和变形控制是焊接制造的关键。由第一重型机械集团为神华公司制造的中国第一个煤直接液化装置的加氢反应器，直径5．5m 长62m 厚337mm 重2060t，为当今世界最大、最重的锻－焊结构加氢反应器，采用国内自主知识产权的全自动双丝窄间隙埋弧焊技术，每条环焊缝需连续焊接5天。西气东输的管线长4000km，是中国第一条高强钢（X70）大直径长输管线，所用的螺旋钢管和直缝钢管全部是板－焊形式的焊接管。2005年我国造船的总吨位达到1212万吨，占世界造船总量的17％，居于日、韩之后，稳居世界第三位，正向年产2500万吨的世界水平迈进。国内制造的30万吨超级油轮、新型5668标箱集装箱船、15万吨散装货船，以及为世界瞩目的，被称为“中华第一盾”的170舰，都是中国造船界的骄傲，船体是典型的板－焊结构。另外，上海中泸浦大桥是世界最长的全焊钢拱桥；国家大剧院的椭球型穹顶是世界最重的钢结构穹顶；奥林匹克主体育场的鸟巢式钢结构重4万多吨，也是世界之最。这些大型结构都是中国焊接制造的最大、最重、最长、最高、最厚、最新的具有代表性的重要产品。由此可见，焊接在国民经济发展和国防建设中具有非常重要的地位和作用。从“十一五”规划的二十项国家重大技术装备的研制项目可以看出，在百万千瓦级核电机组、超超临界火力发电机组成套设备、高水头超大容量水电机组、大型抽水蓄能机组、30～60万瓦级循环硫化床（CFB）锅炉的成套技术装备、百万吨级大型乙烯成套设备、百万吨级大型对苯二甲酸成套设备、大型煤制气成套设备以及大型煤矿综合采掘成套技术与装备中，焊接制造都是关键制造工艺之一。 但传统焊接已不能满足越来越高的技术要求和条件限制，激光焊接便有了很大的发展空间。
激光焊接的工艺参数及特性分析 一、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 一、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要。当高强度激光束射至材料表面，金属表面将会有60~98%的激光能量反射而损失掉，且反射率随表面温度变化。在一个激光脉冲作用期间内，金属反射率的变化很大。 3、激光脉冲宽度。脉宽是脉冲激光焊接的重要参数之一，它既是区别于材料去除和材料熔化的重要参数，也是决定加工设备造价及体积的关键参数。 4、离焦量对焊接质量的影响。激光焊接通常需要一定的离焦，因为激光焦点处光斑中心的功率密度过高，容易蒸发成孔。离开激光焦点的各平面上，功率密度分布相对均匀。离焦方式有两种：正离焦与负离焦。焦平面位于工件上方为正离焦，反之为负离焦。按几何光学理论，当正负离做文章一相等时，所对应平面上功率密度近似相同，但实际上所获得的熔池形状不同。负离焦时，可获得更大的熔深，这与熔池的形成过程有关。实验表明，激光加热50~200us材料开始熔化，形成液相金属并出现问分汽化，形成市压蒸汽，并以极高的速度喷射，发出耀眼的白光。与此同时，高浓度汽体使液相金属运动至熔池边缘，在熔池中心形成凹陷。当负离焦时，材料内部功率密度比表面还高，易形成更强的熔化、汽化，使光能向材料更深处传递。所以在实际应用中，当要求熔深较大时，采用负离焦；焊接薄材料时，宜用正离焦。 二、激光焊接工艺方法： 1、片与片间的焊接。包括对焊、端焊、中心穿透熔化焊、中心穿孔熔化焊等4种工艺方法。
激光焊接技术简介 2017-8-1 激光—全称为受激辐射光放大，它是一种新光源，其所具有的相干性、单色性、方向性与高输出功率等特点，是其它光源所无法比拟的。激光焊接是通过光学系统将激光光束聚集在很小的区域，焦平面上的功率密度可达到10×10w/cm2，在极短的时间内，使被焊处形成一个能量高度集中的局部热源区，从而使被焊物熔化并形成牢固的焊点或焊缝。 激光焊接可以采用连续或脉冲激光束加以实现，激光焊接的原理可分为热传导型焊接和激光深熔焊接。功率密度小于104~105W/ cm2为热传导焊，此时熔深浅、焊接速度慢；功率密度大于105~107W/ cm2时，金属表面受热作用下凹成“孔穴”，形成深熔焊，具有焊接速度快、深宽比大的特点。 热传导型激光焊接原理为：激光辐射加热待加工表面，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、峰功率和重复频率等激光参数，使工件熔化，形成特定的熔池。 激光深熔焊接的原理。 激光深熔焊接原理：一般采用连续激光光束完成材料的连接，其冶金物理过程与电子束焊接极为相似，即能量转换机制是通过“小孔”（Key-hole）结构来完成的。在足够高的功率密度激光照射下，材料产生蒸发并形成小孔。这个充满蒸气的小孔犹如一个黑体，几乎吸收全部的入射光束能量，孔腔内平衡温度达25000C左右，热量从这个高
温孔腔外壁传递出来，使包围着这个孔腔四周的金属熔化。小孔内充满在光束照射下壁体材料连续蒸发产生的高温蒸汽，小孔四壁包围着熔融金属，液态金属四周包围着固体材料（而在大多数常规焊接过程和激光传导焊接中，能量首先沉积于工件表面，然后靠传递输送到内部）。孔壁外液体流动和壁层表面张力与孔腔内连续产生的蒸汽压力相持并保持着动态平衡。光束不断进入小孔，小孔外的材料在连续流动，随着光束移动，小孔始终处于流动的稳定状态。就是说，小孔和围着孔壁的熔融金属随着前导光束前进速度向前移动，熔融金属充填着小孔移开后留下的空隙并随之冷凝，焊缝于是形成。激光的空间控制性和时间控制性很好，对加工对象的材料、形状、尺寸和加工环境的自由度都很大，特别适用于自动化加工。近年来，几乎所有的电子产品，如电脑、电视机、手机、数码相机以及许多电子元器件等，在生产制造中都不同程度地应用了激光焊接技术。 激光焊接设备 用于光器件封装的激光焊接设备主要有单光束焊接、三光束焊接和四光束焊接三种焊接设备，也有个别公司有用到双光束焊接设备，下面就谈谈这四种焊接的设备。 单光束激光焊机：顾名思义，单光束焊机每次焊接只有一束激光，在没有焊接时激光焊机会有一束红色的指示光束，此指示光束就是焊接时激光的前进路线。基本每台单光束焊机都配有一个显微镜，通过显微镜，可以清晰地观察到红色指示光束光斑聚焦在需要焊接的点上，
应用背景 与传统焊接技术相比，激光焊接在焊接质量和效率等各方面都具有明显优势。由于激光束的光斑直径较小，使得激光束准确对中焊缝成为实现高质量焊接的前提。因此，准确跟踪焊缝是激光焊接的关键所在。机器视觉检测是焊缝跟踪的主要方法之一，通过高速视觉传感器拍摄动态熔池图像序列，获取熔池特征参数，分析焊缝路径偏差与熔池特征参数之间的内在规律，建立焊缝路径与激光束偏差实时测量的视觉模型。然后输出调整量给机器人控制器,控制机械手指引焊枪运行,实现自动跟踪。 应用优势 1、拍摄过程缓慢，可以获取高度清晰的熔池特征参数； 2、可以控制机械手指引焊枪运行,实现自动跟踪。 拍摄效果 科天健已有多款高速相机用于焊缝跟踪项目应用中中，下面介绍两款常用高速相机。。
1、德国Optronis的CP80-4-M-500，该相机为Coaxpress接口，全分辨率为1696X1710下可达500fps，开窗分辨率为512X512时可达5000fps，它的这些特点可使拍摄画面更清晰，拍摄过程更缓慢。 图一CP80-4-M-500在5000fps@512X512下的拍摄效果 2、瑞士Photonfocus的MV-D1024E-160，该相机采用Photonfocus的LINLOG技术，动态范围高达120dB；在全分辨率1024*1024分辨率下可达150帧/秒；开窗分辨率256*256时，帧率达到2241帧/秒。在Linlog功能下能有效抑制强等离子干扰，在焊机电压、电流较小时可直接用相机拍摄，无需光学辅助系统即可得到对比度较好的图像，借助光学辅助手段可得到高清晰的、细节清晰的图像。 图二MV-D1024E-160相机的拍摄效果
激光焊接技术市场现状 一、激光焊接技术概述 激光被认为是焊接的理想热源，激光焊接是激光技术最重要的应用之一，它是利用偏光镜反射激光产生的光束使其集中在聚焦装置中产生巨大能量的光束，激光束与物质相互作用的特性对材料(包括金属与非金属)进行焊接的一门加工技术。激光焊接具有加热集中，热输入少，变形小，焊接速度快(可达每分钟几米到十几米)，焊接深宽比大、质量高，不仅适宜于常规材料，也特别适宜于难熔金属，热合金、钛合金热物理性能差别大的异种金属、体积和厚度差别大的工件以及焊缝附近有受热易燃，受热易裂和受热易爆的构件。焊缝美观、漂亮，许多情况下焊缝可与母材等强。而且激光光束可以通过光纤传送，因此可以省去复杂的光束传送系统，适用于柔性制造系统或远程加工。激光焊接既可以是点焊，也可是连续缝焊。 二、发展前景分析 1、国外发展状况 经过四十多年的研究开发，激光技术在工业加工领域的应用前景日益广泛，技术日益成熟，已成为集光、机、电、计算机和材料等多个学科技术于一体的先进制造方法。尽管目前激光焊接仍被视为一种非主流的焊接方式，但是这种状况不会持续太久。材料和设备方面的进步使激光焊接成为可能，这在欧洲已经得到了证明。激光焊接引起了那些正在寻找一种更清洁的方式来连接精巧、复杂制件的加工商的兴趣。此外，激光焊接技术对传统工业的改造将发挥愈来愈显著的作用。作为先进制造技术已广泛应用于汽车、电子、电器、航空、冶金、机械制造等国民经济重要部门，对提高产品质量、劳动生产率、自动化、无污染、减少材料消耗等起到愈来愈重要的作用。据ILS(Industrial Laser Solutions)统计，全球工业激光系统的产值1997年为20.63 亿美元，1998 年为23.38 亿美元，1999 年为25.91亿美元，这三年年产值年增长率一直保持在13%左右。受到美国和全球范围经济衰退的影响，近两年的年增长率保持在5%左右，随着全球经济的复苏，预计有加快发展的趋势。从国外激光加工系统应用方式来看，以2002 年为例，其中激光焊接占总销售额的14%，按此计算，当年激光焊接的市场价值约为4.3亿美元。 激光焊接在21世纪将进入高速发展时期。随着各类激光发生器向大功率化、轻便化和经济化的发展，激光焊接由于能源高度集中和热影响区小，并且激光束具有可以在大气中焊接的优点，既可以对大型构件作深熔焊，又可以进行微形精密焊接，今后将逐步加快其推广使用的步伐。日本已有人预言，由于激光焊接符合优质、低耗、高效、清洁、热影响区窄、接头变形小、操作灵活等技术发展方向，21世纪将逐渐成为激光焊接的时代，激光焊接的发展前景无可限量。 2、中国“全球制造基地”的广阔市场
米亚奇公司 Nd（钕）:YAG激光器激光焊接指南 米亚奇公司2003年版 此处包含的材料，未经米亚奇公司书面同意，严禁复 制或用于任何用途 联系方式： 米亚奇公司 Myrtle大道1820号 蒙罗维亚CA, 91017-7133 Tel.: 626 303 5676 Fax: 626 599 9636 https://www.doczj.com/doc/9a2371529.html,
目录 1.激光基础 1.1 介绍 1.2 激光产生的原理 1.3 Nd:YAG激光的介质 1.4 泵浦源 1.5 谐振器 1.6 激光安全 2.激光焊接基本原理 2.1脉冲激光焊接 2.1.1实时功率反馈 2.1.2输出功率斜波 2.1.3脉冲的成形 2.1.4时间的分配 2.1.5能量分配 2.1.6光束的传输 2.1.7聚焦头 2.2激光是怎么实现焊接的 2.3主要焊接参数 2.3.1接缝设计与配合 2.3.2部分聚焦 2.3.3材料的选择和其表面镀层 2.4激光的参数 2.4.1名词术语 2.4.2光学系统 2.4.3聚焦镜片 2.4.4峰值功率和脉冲宽度 2.4.5接缝的焊接 2.4.6保护气体 2.5焊接举例
1.激光基础 1.1介绍 “激光”一词是Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation（受激辐射而放大的光）的缩写，激光器的要素有： Nd:YAG激光器有两种类型，连续波的和脉冲波的，正如它们的名字所指，连续激光的波形要么是开，要么是关，但脉冲激光只用部分脉冲完成焊接。脉冲激光利用峰值功率进行焊接，反之连续激光使用的是平均功率，这使得脉冲激光只用很小的能量就能实现焊接，并形成了更小的热影响区，脉冲激光焊提供了无与伦比的点焊性能和极低的焊接热输入，米亚奇的就是脉冲激光焊机。 1.2激光产生的原理 激光本质上是分三步产生的，发生几乎是瞬间的。 1.泵浦源给介质提供能量，将介质内部原子激活，使得带电原子暂时被激发到 高能级，处在此活跃级的带电原子是不稳定的，于是跃迁到低能级，在这个过程中，从泵浦源吸收能量的电子释放多余的能量并辐射出一个光子，这个过程叫做自发辐射，通过这种方式产生的光子是激光的种子。 2.光子自发传播并最终撞击到别的处于高能级的电子，由于光速极快，处在激 发态的原子的密度很大，所以这个过程是极其短暂的，入射光子将电子从高能级激发到低能级并产生另一个光子，这两个光子是相干的，这意味着它们相位相同，波长相同，传播方向相同，这个过程叫做受激辐射。 3.光子传播方向是不定的，然而一些沿着介质传播的光子撞击共振器的反射镜， 又通过介质反射回来，共振反射镜决定了受激辐射的优先扩大方向，为了使
适合激光焊接的材质 适合激光焊的材质有如下几种： 1、模具钢。 S136，SKD-11，NAK80，8407，718，738，H13，P20，W302，2344等焊接效果较好。 2、碳钢及普通合金钢的激光焊接。 总的说，碳钢激光焊接效果良好，其焊接质量取决于杂质含量。就象其它焊接工艺一样，硫和磷是产生焊接裂纹的敏感因素。为了获得满意的焊接质量，碳含量超过0.25%时需要预热。当不同含碳量的钢相互焊接时，焊炬可稍偏向低碳材料一边，以确保接头质量。低碳沸腾钢由于硫、磷的含量高，并不适合激光焊接。低碳镇静钢由于低的杂质含量，焊接效果就很好。中、高碳钢和普通合金钢都可以进行良好的激光焊接，但需要预热和焊后处理，以消除应力，避免裂纹形成。 3、不锈钢的激光焊接。一般的情况下，不锈钢激光焊接比常规焊接更易于获得优质接头。由于高的焊接速度热影响区很小，敏化不成为重要问题。与碳钢相比，不锈钢低的热导系数更易于获得深熔窄焊缝。 4、不同钢材之间的激光焊接。 激光焊接极高的冷却速度和很小的热影响区，为许多不同金属焊接融化后有不同结构的材料相容创造了有利条件。现已证明以下金属可以顺利进行激光深熔焊接：不锈钢~低碳钢，416不锈钢~310不锈钢，347不锈钢~HASTALLY镍合金，镍电极~冷锻钢，不同镍含量的双金属带。 5、钛、镍、锡、铜、铝、铬、铌、金、银等多种金属及其合金，及钢、可伐合金等合金的同种材料间的焊接。 有色金属相对难焊，其紫铜合金、银合金最难焊。 6、应用于铜－镍、镍－钛、铜－钛、钛－钼、黄铜－铜、低碳钢－铜等多种异种金属间的焊接。
以上仅供参考，金属与合金成份不一，对焊接有较大影响，所以以实际测试为准。 镀层对激光焊的影响： 高平镜面镀层很难焊接：镜面镀铬、镀银、镀银等 一般镀层较易焊接：镀镍、镀锌、镀铜对焊接强度无影响 高度抛光金属较难焊：铜、银、金焊接强度较小 其他处理易焊接：只要不是镜面焊接强度较大 间隙对激光焊的影响： 缝越小，外观越好，强度越大，缝大时，出现较严重的槽状焊缝,强度也小。 材料厚度对激光焊的影响： 0.2以下的材质，焊接难度大，焊接缝会有变形等现象，焊接牢固度变小。较厚材质，焊接外观较好，强度也大。
激光焊接机五大组成模块讲解 1、设备整体介绍： 激光焊接是利用激光束优异的方向性和高功么密度等特点进行工作。通过光学系统将激光束聚焦在很小的区域内，在极短的时间内使被焊处形成一个能量高度集中的热源区，从而使被焊物熔化并形成牢固的焊点和焊缝。TY-LF-260型激光焊接实训机采用恒流脉冲式激光电源、灯泵浦Nd:YAG固体激光器、进口三菱PLC运控系统和高精度二维执行机构等核心模块组成。产品整机一体化机身结构，有功能集成度高、操作人性化设计、传动系统稳定、焊接加工效率高等特点，可完成电子、机械器件焊接加工，广泛应用于航天、通讯、电子、汽车制造等加工制造类行业。 2、激光焊接机五大组成模块的作用及介绍： （1）光学系统是激光焊接设备的核心部分，由灯泵浦Nd:YAG固体激光器、谐振腔模块、激光指示定位系统、扩束系统和聚焦系统组成。激光输出的好坏直接影响到激光焊接加工效果，因此激光器及整机激光光路的调试方法是学习阶段和实际应用当中必须掌握的技能。通过对此模块的仿真实训，可以使学员全方位了解激光焊接设备中光学系统的组成及工作原理，各光学器件的结构与调试方法。 ◆激光器：焊接设备激光器为灯泵浦Nd:YAG固体激光器，由激光金属腔、泵浦氙灯和 Nd:YAG激光晶体组成。其中激光金属腔为上下分体式全腔水冷式结构，全镀金面反射瓦块，光学反射率高，有助于激光反射集中，输出光束能量强；激光器泵浦源为强亮度高压氙灯，脉冲式出光激励激光晶体产生激光，使用寿命长；激光器工作物质为Nd:YAG 激光晶体。 ◆谐振腔：激光设备中光学谐振腔指的是全反膜片镜架和半反膜片镜架之间的组成区 域，当然其中包含激光腔体；谐振腔是产生激光不可或缺的重要部分，通常谐振腔的长度直接影响到激光输出的光束质量及功率能量的大小；对于激光设备而言，谐振腔的最佳长度一般在≥4倍的激光器腔长的距离（例：激光腔体有效腔长为130mm，则谐振腔的长度为≥520mm较为合适；具体效果以实际应用情况为准）。 ◆基准光定位系统：基准光是激光光路调试及加工应用当中的重要部分，激光设备当中 一般会采用波长为635nm-650nm的红光点状激光器作为光学基准定位，此激光器定位精准，且输出功率小，光束集中不易发散，作为激光设备整体光路调整及加工的指示定位光，实际应用效果极佳。 ◆扩束系统：激光焊接设备中的扩束系统采用的是2.5倍的光学扩束镜，扩束镜通过将 主光路输出的激光束进行准直、扩束后，可将原有的输出激光光斑扩大至原来的2.5倍，使之光束模式更好，能量更为集中；准直之后的激光束经过聚焦后可得到能量更为集中的精细光斑。 ◆聚焦系统：激光焊接设备中的聚焦系统是由45°导光反射镜、聚焦镜片、调焦输出筒 和吹气组件所组成；经过准直扩束后的激光光束先经过45°导光反射镜，被折射到加工平台，再由聚焦镜片将激光束聚焦到能量最为集中的状态进行焊接加工；调焦输出筒和吹气组件是在实际焊接应用中起到焦距调整和辅助气体保护的作用。 （2）控制系统是激光焊接设备的重要部分，由控制器模块、控制电路、功能控制面板、等组成。此系统完成激光设备的逻辑功能控制、电气控制及电器电压输出、执行程序编辑、自动加工应用等功能。通过对此模块的仿真实训，可以使学员全方位了解激光焊接设备中电气控制系统的组成及工作原理，各电子元器件的结构与调试方法。 ◆控制器模块：激光焊接设备中的控制器部分是整个电气控制电路中的核心器件，一般 采用三菱Fx2n-20GM型PLC微型电脑控制器、SMC-6480型运动控制器等型号的控制器； 此类控制器功能强大，能够完成整机执行程序的编辑及逻辑控制和整机自动加工，一般
２０１９年激光器行业专题研究报告
摘要 ?核心逻辑：2018年激光产业中工业加工占到下游总体的比例为45%，根据IPG2018年年报披露，激光切割、焊接是其中最重要的应用领域，2016-2018年切割占总体的比例分别为51%、54%、57%，逐年提升，而焊接三年分别为18%、20%、16%。切割、焊接占据了激光行业的主要市场空间。 ?激光切割：激光切割主要优势在于单位使用成本低，随着设备价格的大幅下降其经济性凸显；激光切割从薄板往中厚板市场渗透趋势明显，还有至少翻倍以上的空间；就存量角度，根据中国激光产业发展报告（2019）及我们的估算，到2019年底我国切割用激光设备存量为6.99-8.16万台，对于传统切割方式的渗透度为26.26-30.65% ，且集中在低功率，1500W—4000W功率激光切割设备渗透率近年有望提高。 ?激光焊接：激光焊接设备单价较高，主要应用于汽车、电池等高端制造；2018年规模以上金属焊接切割厂商年收入合计达到449亿，而激光焊接对焊接市场渗透度不足30%；作为实现汽车轻量化的重要手段，激光焊接应用率有望从20%提升至60%；受益于动力锂电池厂商扩产，预计2020年该细分市场空间达35亿元；国产替代将成为激光焊接业务的另一个增长点。 ?投资建议：建议重点关注以切割、焊接为主要应用领域的激光器龙头锐科激光，关注非上市公司创鑫激光、杰普特等。?风险提示：工业激光下游需求不景气；激光器价格竞争激烈；市场渗透提升不及预期。
目录 综述：重点讨论连续/QCW光纤激光器的切割及焊接市场空间 1.光纤激光器研究框架 2.激光特性及多应用场景综述 切割：设备单价下降趋势中应用场景向中厚板材料开拓，市场空间有望翻倍 1.适用领域：工业加工中增长最快的应用领域，占比在50%以上 2.工作原理：属于热切割方法之一，一般使用激光熔化切割 3.能力与效率：切割能力因材料而异，切割效率与板材厚度呈“反比” 4.激光切割：主要优势在于单位使用成本低，设备单价下降经济性凸显 5.市场空间：设备单价下降促进中厚板市场开拓，空间有望翻倍 6.市场渗透度：对于传统切割方式的渗透度不足25.95% ，集中在低功率 焊接：主要应用于汽车、电池等高端制造，市场渗透+国产替代双轮驱动增长 1.主要方式：主要有热传导焊、深熔焊、复合焊、钎焊等方式 2.适用领域：多使用固体、半导体激光器，适用于精密加工、汽车工业等 3.优势vs劣势：加工范围广、过程简单，但采购成本高 4.市场渗透度：多应用于高端制造，对焊接市场渗透度不足30% 5.应用场景一：作为实现汽车轻量化的重要手段，未来应用率将大幅提升 6.应用场景二：动力电池厂商扩产，预计2020年细分市场空间达35亿元 7.国产替代：国产替代将成为激光焊接业务的另一个增长点
《激光焊接工艺实践》课程学习指南 一、课程资源导航 二、学前要求 学习本课程需要有一定的预备基础知识，需要配置一台计算机，对计算机具体要求如下： (一) 必备基础 学习本课程的学习者必须具备一定的基础： 1.会熟练使用计算机，如常用操作系统Windows XP或者Linux，还有常用软件如PowerPoint、Word等； 2.一定的激光加工技术和工程材料学知识。 (二) 软硬件环境 1.硬件环境：
三、学习目标与要求 课程设置是基于光机电应用技术专业职业岗位能力的培养需要，要求学生通过视频课件、动画和现场实训操作等多种学习资源，掌握激光焊接原理、工艺特点和应用领域。通过本课程学习，学生不仅应该掌握激光焊接加工的基础理论，更要培养、锻炼实际动手操作能力，从而使其在掌握专业知识的基础上获得所需要的职业技能。具体要求如下： ?了解激光焊接工艺的过程和机理； ?学习根据材料特点和焊接工艺要求来选择合适的激光焊接设备； ?针对不同激光焊接设备，学会选择合适的激光焊接参数并能够对设备进行调试、维护； ?针对不同激光焊接过程，学会分析影响焊接质量的因素和解决的措施； ?学习激光焊接的安全操作常识和正确的操作规范。 四、学习路径 1.学习模式 在校学生学习方式：课堂学习+操作实训+网络辅助+标准化试题库考试 网络学习方式：教材自学+按课件学习+网上导学+实训实验+标准化试题库考试2.课程知识学习路径 按知识点渐进式学习：先导课程为激光加工原理、工程材料学等。 3.推荐书籍和参考 （1）郑启光，邵丹编著，激光加工工艺与设备，北京：机械工业出版社，2009,10；（2）刘其斌编著，激光加工技术及其应用，北京：冶金工业出版社，2007；（3）蒙大桥，张友寿，何建军等译，材料激光工艺过程，北京：机械工业出版社，2012,9； （4）现代激光焊接技术，陈彦宾，科学出版社，2010，,10； （5）激光焊接与切割质量控制，陈武柱，机械工业出版社，2010。 五、考核标准 学生学习考核标准请参见本课程资源“考核方案”
激光焊接焊缝检测标准文档编制序号：[KKIDT-LLE0828-LLETD298-POI08]
1 目的 确立本公司激光焊接焊缝控制的标准。 2 范围 本标准适用于本公司喷嘴环激光焊接及其他需要激光焊接件的所有图纸要求符合的焊缝， 除在焊接图上有不同的焊接标准说明，其余（包括氩弧焊）均以本标准为依据执行。 3 职责 质保部负责对本标准的实施及控制。。 4标准内容 焊缝焊接要求：
4.2 4.2.1焊缝质量外观检查规定操作工100﹪目视检查，检验员进行首末检查和过程抽检，目 视怀疑尺寸超差的须送检验员进行复检确认。 4.2.2 焊缝表面缺陷检查：
4.3 4.4 4.4.1裂纹：缺陷多数存在于焊缝及焊缝热影响区域的微小裂缝。此缺陷直接影响产品 的机 械性能 4.4.2气孔：缺陷存在于焊缝内部及表面的孔洞。此缺陷影响焊接强度。
4.4.3咬边：缺陷存在于焊缝与母材的交界熔合线部位，正常焊缝该处应为圆滑过渡。 此缺 陷影响焊接强度 4.4.4凹陷：在一段成型均匀的焊缝中，有一段焊缝低于正常的焊缝高度形成的塌 陷，此缺 陷影响焊接强度，而且外表不美观。 4.4.5烧穿：在焊接部位母材熔化后，没有形成焊缝而将母材烧穿，此缺陷是一种严 重的不 合格缺陷。 4.4.6焊瘤：在一段成型均匀的焊缝中，有局部焊缝，高于正常的焊缝高度形成的突 起，此 缺陷影响外观。 4.4.7断弧：在一段成型均匀的焊缝中，有一段或一点焊缝没有或者此处焊缝细小。 此缺陷 影响机械性能。 4.4.8夹渣：缺陷存在于焊缝内部及表面，它是一种非正常熔化金属的杂物熔夹在焊 缝中。 4.4.9偏焊：焊脚两侧有一侧高度低于要求的焊脚高，此缺陷影响焊接强度和美观。 4.4.10弧坑：缺陷存在于焊缝结束收弧部分，它是由于母材熔化过多或没有足够的金 属填 充而形成的凹坑。
激光焊接技术应用及其发展趋势 摘要：本文论述了激光焊接工艺的特点、激光焊接在汽车工业、微电子工业、生物医学等领域的应用以及研究现状，激光焊接的智能化控制，论述激光焊接需进一步研究与探讨的问题。关键词：激光焊接；混合焊接；焊接装置；应用领域 引言 激光焊接是激光加工材料加工技术应用的重要方面之一。70年代主要用于焊接薄壁材料和低速焊接，焊接过程属于热传导型，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。由于激光焊接作为一种高质量、高精度、低变形、高效率和高速度的焊接方法，随着高功率CO2和高功率的Y AG激光器以及光纤传输技术的完善、金属钼焊接聚束物镜等的研制成功，使其在机械制造、航空航天、汽车工业、粉末冶金、生物医学微电子行业等领域的应用越来越广。目前的研究主要集中于C02激光和YAG激光焊接各种金属材料时的理论，包括激光诱发的等离子体的分光、吸收、散射特性以及激光焊接智能化控制、复合焊接、激光焊接现象及小孔行为、焊接缺陷发生机理与防止方法等，并对镍基耐热合金、铝合金及镁合金的焊接性，焊接现象建模与数值模拟，钢铁材料、铜、铝合金与异种材料的连接，激光接头性能评价等方面做了一定的研究。 一、激光焊接的质量与特点 激光焊接原理：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，金属吸收激光转化为热能使金属熔化后冷却结晶形成焊接。图1显示在不同的辐射功率密度下熔化过程的演变阶段[2]，激光焊接的机理有两种： 1、热传导焊接 当激光照射在材料表面时，一部分激光被反射，一部分被材料吸收，将光能转化为热能而加热熔化，材料表面层的热以热传导的方式继续向材料深处传递，最后将两焊件熔接在一起。 2、激光深熔焊 当功率密度比较大的激光束照射到材料表面时，材料吸收光能转化为热能，材料被加热熔化至汽化，产生大量的金属蒸汽，在蒸汽退出表面时产生的反作用力下，使熔化的金属液体向四周排挤，形成凹坑，随着激光的继续照射，凹坑穿人更深，当激光停止照射后，凹坑周边的熔液回流，冷却凝固后将两焊件焊接在—起。 这两种焊接机理根据实际的材料性质和焊接需要来选择，通过调节激光的各焊接工艺参数得到不同的焊接机理。这两种方式最基本的区别在于：前者熔池表面保持封闭，而后者熔池则被激光束穿透成孔。传导焊对系统的扰动较小，因为激光束的辐射没有穿透被焊材料，所以，在传导焊过程中焊缝不易被气体侵入；而深熔焊时，小孔的不断关闭能导致气孔。传导焊和深熔焊方式也可以在同一焊接过程中相互转换，由传导方式向小孔方式的转变取决于施加于工件的峰值激光能量密度和激光脉冲持续时间。激光脉冲能量密度的时间依赖性能够使激光焊接在激光与材料相互作用期间由一种焊接方式向另一种方式转变，即在相互作用过程中焊缝可以先在传导方式下形成，然后再转变为小孔方式。 1、激光焊接的焊缝形状 对于大功率深熔焊由于在焊缝熔池处的熔化金属，由于材料的瞬时汽化而形成深穿型的圆孔空腔，随着激光束与工件的相对运动使小孔周边金属不断熔化、流动、封闭、凝固而形成连续焊缝，其焊缝形状深而窄，即具有较大的熔深熔宽比，在高功率器件焊接时，深宽比可达5：l，最高可达10：1。图2显示四种焊法在316不锈钢及DUCOLW30钢上的焊缝截面形