激光焊接技术原理及工艺分析

浅谈激光焊接技术原理及其应用

【摘 要】激光焊接是激光加工技术应用的重要方面之一，本文分析了激光焊接的基本原理，介绍了激光焊接的应用领域。

【关键词】激光焊接技术；原理；应用

一、激光焊接技术的基本原理

激光焊接就是以激光为热源进行的焊接。激光是一束平行的光，用抛物面镜或凸透镜聚光，可以得到高的功率密度。与电弧焊接的功率密度102～104kw/cm比较，聚集的激光束可以得到105～108kw左inz的功率密度。用功率密度高的热源进行焊接，可以得到熔深较大的焊缝。激光焊接可以得到与电子束焊接同样熔深的焊缝。激光焊接可使表面温度迅速上升，激光照射完后迅速冷却，可以进行熔融或非熔融的表面处理。当功率密度大于103kw/c耐时，可进行熔深较大的焊接。这时，在大气中熔融金属容易被氧化。因此，要用ar、he、co，等气体密封焊接部位。尤其是提高功率密度时，瞬间从光束中熔融金属被排出，这时若辅以高压气体吹扫，可促进熔融金属排出，适宜进行开孔或切断。激光焊接最大的特点是选择适合的焊接材料和功率密度，可以得到稳定的焊接形态。激光焊接有两种基本方式：传导焊与深熔焊。这两种方式最根本的区别在于：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人；而深熔焊时，小孔的不断关闭能导致气孔的产生。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。可以调节激光焊接过程中各因素相互作用的程度，使得小孔建立以后能够在脉冲间歇阶段收缩，从而减小气体侵入的可能性，降低气孔产生的倾向。

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通快TruFlow 6000-15000激光培训 激光焊接工艺和应用 －激光焊接技术与工艺

上海交通大学激光制造实验室

内容提要

1.激光焊接分类和主要特点

2.主要激光焊接技术工艺

激光（填丝）焊

激光－电弧复合焊

双光束激光焊

激光钎焊

激光点焊

2016－March 2 激光培训－激光焊接工艺和应用－技术与工艺

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1.激光焊接的分类及其特点 根据激光对工件的作用方式或激光束输 出方式不同：

根据实际作用在工件上的功率密度或焊

缝的形成特点：  脉冲激光焊接

 连续激光焊接  激光热传导焊接

 激光深熔焊接

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脉冲激光焊

特点

脉冲激光焊类似于点焊，每个激光脉冲在金属上形

成一个焊点（约微米数量级）。

主要应用于微型、精密元件和微电子元件的焊接。

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脉冲激光焊的工艺参数 脉冲能量和宽度： 脉冲能量决定加热能量的大小，影响金属的熔化量

脉冲宽度决定加热时间，影响熔深和热影响区大小

脉冲能力一定，对不同材料，各存在一个最佳脉冲宽度

功率密度：

功率密度较小时，焊接以传热焊方式进行，焊点直径和熔

深由热传导决定

功率密度达到一定值（106 W/cm2），产生小孔效应，形成

深宽比大于1的焊点

功率密度过大，金属蒸发剧烈，不能形成牢固焊点

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热传导激光焊

特点

加热速度快、焊点小、焊缝窄、热影响区小

因此，焊接变形小，精度高，焊接质量好

广泛用于汽车、飞机等工业制造中

焊接难于接近的部位，如水下焊接

将绝缘材料和导体材料焊接

焊接有色金属，异种金属

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热传导（脉冲）激光焊的工艺参数 脉冲能量：影响金属熔化量 7 2016－March 焊点熔深h和直径d随脉冲能量

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。

镭射焊接焊接工艺流程-概述说明以及解释

1. 引言

1.1 概述

镭射焊接是一种现代焊接技术，其原理是利用激光束产生的高能量密度，将焊接材料表面局部加热到熔点，实现焊接接合的工艺。相比传统焊接方法，镭射焊接具有高效、精确、无接触等优点，成为了许多领域中的重要焊接工艺。

镭射焊接的应用领域广泛，涵盖了电子、汽车、航空航天、医疗器械等多个行业。在电子领域，镭射焊接常用于微电子器件的封装和连接，可以实现高精度、高速度的焊接效果。在汽车行业，镭射焊接被广泛应用于车身焊接、发动机部件的连接等关键环节，提高了焊接质量和生产效率。在航空航天领域，镭射焊接可以实现对航空发动机叶片等复杂形状零部件的焊接，提高了零部件的结构强度和耐久性。而在医疗器械制造领域，镭射焊接则用于血管支架、体内植入器械等高精度焊接需求，确保了器械的安全可靠性。

总的来说，镭射焊接作为一种高效、精确的焊接工艺，具有广泛的应用前景和巨大的发展潜力。随着科学技术的不断进步和镭射技术的不断发展，相信镭射焊接将在各个领域中扮演更加重要的角色，为不同行业的发展带来更多的创新和突破。 1.2 文章结构

文章结构

本文主要介绍了镭射焊接焊接工艺流程的相关内容。主要包括以下几个方面：

1. 引言：介绍了镭射焊接焊接工艺流程的背景和意义。通过引入本文的主题，概述了镭射焊接的原理和应用领域，并指出了本文旨在探讨镭射焊接的优点以及面临的挑战与发展方向。

2. 正文：主要分为两个部分，分别阐述了镭射焊接的原理和应用领域。

2.1 镭射焊接的原理：详细介绍了镭射焊接的原理和工作机制。包括镭射光的特点与产生方式，焊接过程中的能量传递和熔化现象。并对相关物理学原理进行了解析，使读者能够更好地理解镭射焊接的工作原理。

2.2 镭射焊接的应用领域：探讨了镭射焊接在不同领域的应用。包括电子制造业、汽车制造业、航空航天领域等。通过列举实际案例和应用场景，展示了镭射焊接的广泛应用和其在提高焊接质量和效率方面的优势。