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激光复合焊接及其应用ppt课件

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2024年度激光原理及应用PPT课件

2024年度激光原理及应用PPT课件
4
激光的相干性比普通光 强很多，可用于精密测 量和全息照相等领域。
激光器组成及工作原理
激光器组成
激光器一般由工作物质、激励源和光学谐振腔三部分组成。
2024/3/24
工作原理
在激励源的作用下，工作物质中的电子被激发到高能级，形 成粒子数反转分布。当这些电子从高能级跃迁到低能级时， 会辐射出与激励源频率相同的光子，并在光学谐振腔内得到 放大和反馈，最终形成稳定的激光输出。
激光雷达
测距、成像、识别等多元化应 用
激光显示
高清晰度、大色域、节能环保
激光制造
高精度、高效率、无接触加工
2024/3/24
10
激光器类型及其特
03
点分析
2024/3/24
11
固体激光器
01
02
03
工作原理
通过激励固体增益介质（ 如晶体、玻璃等）中的粒 子，实现粒子数反转并产 生激光。
2024/3/24
根据实际需要，还可选择佩戴耳塞、手套 等个人防护装备，以降低激光对其他部位 的危害。
2024/3/24
24
未来发展趋势预测
06
与挑战分析
2024/3/24
25
新型激光器研发方向探讨
2024/3/24
新型材料激光器
探索新型增益介质，如量子点、二维材料等，提高激光器的性能 。
微型化与集成化
发展微型激光器，实现与其他光电器件的集成，推动光电子集成技 术的发展。
1960年，美国物理学家 梅曼制造出第一台红宝 石激光器
现代激光技术突破与创新
光纤激光器
高功率、高效率、光束质量好
量子级联激光器
覆盖中红外到太赫兹波段
2024/3/24

《激光焊接工艺》课件

《激光焊接工艺》课件

硬度检测
对焊缝进行拉伸、弯曲、冲击等试验，检 测其力学性能。
通过硬度计测量焊缝及热影响区的硬度， 判断材料的冶金状态。
焊接质量的控制措施与标准
控制焊接参数
选择合适的激光功率、焊接速度、光斑直径 等参数，确保焊接质量稳定。
控制母材与填充材料
确保母材与填充材料的冶金性能符合要求， 减少杂质与气体含量。
《激光焊接工艺》 ppt课件
THE FIRST LESSON OF THE SCHOOL YEAR
目录CONTENTS
• 激光焊接技术概述 • 激光焊接设备与材料 • 激光焊接工艺参数 • 激光焊接质量检测与控制 • 激光焊接技术的发展趋势与展望
01
激光焊接技术概述
激光焊接技术的定义
激光焊接技术是一种利用高能激光束 照射在材料表面，使材料熔化、冷却 并形成连接的工艺方法。
。
01
激光焊接设备与材 料
激光焊接设备的种类与特点
脉冲激光焊接机
适用于薄板、有色金属的精密焊接，具有能 量集中、热影响区小等特点。
光纤激光焊接机
具有光束质量好、聚焦光斑小、能量密度高 等特点，广泛应用于各种材料的焊接。
连续激光焊接机
适用于厚板、高熔点金属的焊接，具有焊接 速度快、深宽比大等特点。
通过添加填充金属丝，提高焊接质量和效率。
3
激光复合焊接技术
结合激光焊接和电弧焊接的优势，实现高效、高 质量的焊接。
激光焊接技术的未来发展方向
智能化控制
利用先进的传感器和控制系统，实现激光焊接过程的 智能控制。
高能束流加工技术
结合激光、电子束和离子束等高能束流加工技术，提 高加工效率和精度。
新型激光器研发

激光焊接原理及工艺应用培训课件PPT(共 44张)

激光焊接原理及工艺应用培训课件PPT(共 44张)

铝合金与镀金磷铜小片点焊
异种金属焊接
异种金属能否形成优质焊接接头主要取决于被焊金属的物理性能、化学性 能、化学成分和工艺措施，通常从以下几个方面考量：
能否形成固溶体，异种金属在液态及固态下能否互溶，只有能无限互溶时，才 能形成牢固焊接接头，一般只有两者之间的原子半径差小于14%~15%时，才能 形成溶解度较大甚至无限互溶的固溶体
但在热平衡条件下，原子几乎都处于最低能级（基态）。因此，如何 从技术上实现粒子数反转则是产生激光的必要条件。这需要利用激活 媒质。所谓激活媒质(也称为放大媒质或放大介质），就是可以使某 两个能级间呈现粒子数反转的物质。它可以是气体，也可以是固体或 液体。用二能级的系统来做激活媒质实现粒子数反转是不可能的。要 想获得粒子数反转，必须使用多能级系统。
• 跃迁
电子可以通过吸收或释放能量从一个能级跃迁到另一个能级。例如当电子吸收了 一个光子时，它便可能从一个较低的能级跃迁至一个较高的能级。同样地，一个 位于高能级的电子也会通过发射一个光子而跃迁至较低的能级。在这些过程中， 电子释放或吸收的光子能量总是与这两能级的能量差相等。由于光子能量决定了 光的波长，因此，吸收或释放的光具有固定的颜色。
• 固体激光器 一般讲，固体激光器具有器件小、坚固、使用方便、输出功率大的特 点。这种激光器的工作介质是在作为基质材料的晶体或玻璃中均匀掺 入少量激活离子，除了前面介绍用红宝石和玻璃外，常用的还有钇铝 石榴石（YAG）晶体中掺入三价钕离子的激光器
• 气体激光器 具有结构简单、造价低；操作方便；工作介质均匀，光束质量好；以 及能长时间较稳定地连续工作的有点。其中，氦－氖激光器是最常用 的一种。
异种金属之间的负电性差异是否较大，相差越大，则他们之间的化学亲和力就 越强，就越倾向于生成化合物而不利于形成固溶体，所形成的固溶体溶解度也 就越小，其焊接接头强度也越低

激光复合焊接及其应用ppt课件

激光复合焊接及其应用ppt课件

SWEDEN
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MAG/HYBRID 接头性能对比 (3mm板)
焊丝 OK 12.51 母材 SB 45 含硼钢. (2-8mm) 20kW CO2激光器+MAG
Phaeton 2002 德国大众汽车 辉腾豪华铝合金轿车
车门焊缝总长 4980mm, 其中激光-MIG复. 合焊缝48条, 长3570mm, 激光焊缝11条, 长1030mm, MIG焊缝7条, 长380mm
不同焊接方法双边焊的热输入量对比
（5mm 碳钢板角接接头）
150
250
200
100
150
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50
0
MA1G
TW2IN
HYB3RID
LA4SER
0 M A1G
T W2I N
H Y3B R I D
120 %
100
不同焊接方法单边焊的相对热输入量
与相对横向收缩辆对比
（5mm 碳钢板角接接头）
200 %
.
激光稳定小电流CO2短路过渡气体保护焊
电压
电流
电压
Байду номын сангаасCO2气体保护焊短路过程波形图（I=50A v=1.5m/min）
电流
.
激光功率1200W复合CO2气体保护焊短路过程波形图（I=50A v=1.5m/min）
激光-CO2短路电弧复合热源焊接电流、电压波形图 Ø1.0mm, I=80A， U=16V， V=0.9m/min, CO2 20 l/min, 晶
Audi A8
.
激光-电弧复合焊接在汽车零件制造中的应用
.
40Cr减震器缸体焊接
技术要求：1.
2.
3. 4. 5.

激光焊接ppt课件

激光焊接ppt课件

3．钎焊
• 钎焊是指用比母材熔点低 的金属材料作为钎料，用 液态钎料润湿母材和填充 工件接口间隙并使其与母 材相互扩散的焊接方法。
• 钎焊变形小，接头光滑美 观，适合于焊接精密、复 杂和由不同材料组成的构 件，如硬质合金刀具和印 刷电路板等。
• 钎焊前对工件必须进行细致加工和严格清洗，除去油污 和过厚的氧化膜，保证接口装配间隙，一般要求在 0.01～ 0.1毫米之间。
小孔效应焊——穿透焊
激光焊的应用
激光焊接应用——汽车制造
汽车制造业发展趋势
激光焊在汽车制造中应用形式
激光拼焊
汽车传动零部件激光焊接
汽车传动零部件激光焊接
• 用激光可以焊 接一些要求强 度高、变形小, 用传统方法无 法焊接的特种 材料的汽车零 部件
激光加工技术在汽车中的应用
激光加工应用——船舶制造
激光焊接的主要缺点
（1）焊件位置需非常精确，务必在激光束的聚焦范围内。 （2）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。 （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）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。 （5）当进行中能量至高能量的激光束焊接时，需使用等离
• 熔化极气体保护电弧焊通 常用的保护气体有：氩气 、氦气、CO2气或这些气 体的混合气。
2.电阻焊
• 电阻焊一般是使工件处在 一定电极压力作用下并利 用电流通过工件时所产生 的电阻热将两工件之间的 接触表面熔化而实现连接 的焊接方法。
• 焊接电流大，通电时间短 ，设备昂贵、复杂，生产 率高，因此适于大批量生 产。主要用于焊接厚度小 于3mm的薄板组件。

激光束焊接原理及应用完整版课件

激光束焊接原理及应用完整版课件

数据分析与优化
利用大数据技术对焊接过程中的数据 进行分析，不断优化焊接参数，提高 焊接质量。
智能预测与维护
通过机器学习等技术预测设备故障， 实现设备的预防性维护，提高设备利 用率。
CHAPTER
激光束焊接质量控制与检测
激光束焊接缺陷与防止措施
01
气孔
02
裂纹
03
咬边
激光束焊接质量检测方法
射线检测
高功率、高效率激光束焊接技术发展
高功率激光器
高效能量转换
复合激光束焊接技术研究与应用
激光-电弧复合焊接
将激光束与电弧复合使用，能够同时利用两者的优势，提高焊接速度和质量。
激光-超声复合焊接
利用超声波的振动效应，能够改善焊接接头的组织和性能，提高焊接质量。
激光束焊接在新能源、环保领域的应用前景
新能源领域
激光束焊接的工艺参数
激光功率
光斑直径
焊接速度
保护气体
CHAPTER
激光束焊接设备与技术
激光束焊接设备的组成
光束传输系统
将激光束从激光器 传输到工作区域。
工作台
承载和移动焊接件 的部分。
激光器
产生并控制激光束 的关键部分。
聚焦系统
将激光束聚焦到所 需直径，以达到焊 接要求。
控制系统
控制整个焊接过程， 包括激光输出、工 作台移动等。
激光束焊接技术能够应用于太阳能电池板、锂离子电池等新能源产品的制造中，实现高质量、高效率的焊接。
环保领域
激光束焊接技术具有无污染、低能耗等优点，在环保领域的应用前景广阔，如环保设备、水处理设备等制造过程 中可采用该技术。
激光束焊接技术的教育与培训展望
专业人才培养

5.2 激光MIG复合焊接应用讲解


接速度；
4）焊接工艺窗口宽泛。
图1 激光-MIG复合焊示意图
9/0/2018
图2 给出的是长春工程学院机电系实验室的光纤激光与熔化极惰性气体 保护焊（MIG）复合焊系统的复合焊枪部分照片，光纤激光器分系统参见图3.
图2 激光-MIG复合焊设备实际照片
9/30/2018
图3 激光-MIG复合焊系统的激光器和水冷机组照片
图 5 给出 的是 管 - 管对 接的 激光 -MIG 复合 焊焊 缝截 面照片 管材壁 厚 （20mm)，可以看出，焊缝成型很好，内部无缺陷，单面焊双面成型。
图5 管-管对接的激光-MIG复合焊焊缝截面照片 （管材壁厚：20mm)
9/30/2018
激光-MIG复合焊实际应用案例：
1）德国大众辉腾（Phaeton）轿车的车门采用了激光-MIG复合焊工艺，共 有48条短焊缝，合计长度达到3570毫米； 2 ）德国大众奥迪 A8 在侧顶梁位置的激光 -MIG复合焊缝长度达到 4500毫米。
9/30/2018
主要焊接参数： 激光功率：1.5kw 离焦量：-2mm 电弧与激光束距离： 2mm，电弧位于前方； 电弧电流：120A 电弧电压：28V 送丝速度：7.5m/min. 焊炬倾角：60度 焊接速度：4m/min.
图4 管-管对接的激光-MIG复合焊 （管材壁厚：20mm)
9/30/2018
（2）举例说明激光-MIG复合焊的特点有哪些？
9/30/2018
9/30/2018
2.激光-MIG复合焊工艺
根据参与复合的电弧不同，常用的激光-电弧复合焊可以分为：激光-
TIG复合焊、激光-MIG复合焊和激光-等离子弧复合焊三种，图1给出的就是
激光-MIG复合焊的示意图。

激光焊接技术PPT课件


为了实现激光密封焊接，对于激光光斑的重复频率
有一定要求，一般要重叠70%以上，因为每一个熔
斑都是材料表面吸收了激光的能量通过热传导向四
周扩散的，所以熔斑断面形状为半球形，如图3.14
所示，为了达到一定厚度的熔深，只有在高重复频
率下才能达到密封焊接精选pp。t课件2021
28
图3.14 重复激光脉冲的焊接效果
氮气室上部有透光平板玻璃，允许波长为1064nm 的激光光束射入到焊件的焊缝上，氮气室内充满 氮气，这样被焊接金属零件在加热熔化过程中就 不会氧化，如焊接钢类零件或不锈钢类零件时， 得到的焊缝是闪亮的，密封效果也好。
精选ppt课件2021
34
图3.16 氮气室示意
精选ppt课件2021
35
在要求高度密封、漏气率很低的工件焊接时，最 好使用氩气，焊接效果会更好，一次焊接密封成 功率高，而且焊缝美观。
于铝合金等材料的焊接，有很明显的改进作用。
精选ppt课件2021
22
图3.9 氙灯放电波形
精选ppt课件2021
23
当焊接工件以一定速度移动时，激光熔斑相互重 叠，重叠率由工件移动速度和激光重复频率来决 定。这种焊接状态与单脉冲点焊不同，当一个激 光脉冲聚焦的光斑照射到焊缝处时，前一个激光 脉冲已将该处金属材料加热，且前一个光斑照射 的部份金属已呈熔融状态，尚未来得及凝固或者 说未能完全凝固。因而这个激光脉冲到来时，焊 缝处的温度升高，金属的反射率降低，并不需要 前置尖峰脉冲的激光波形。一般可以通过重复的 熔斑对工件实现密封焊接，这是国内外目前使用 最多的激光脉冲波形。
为使焊缝平整光滑，实际焊接时，激光功率在开 始和结束时都设计有渐变过程，启动时激光功率 由小变大到预定值，结束焊接时激光功率由大变 小，焊缝才没有凹坑或斑痕。

激光焊接PPT课件

2020/3/21
激光功率密度是激光焊接的一个关键参数，激光功率密度不 同时材料达到熔点和沸点的时间不同。
两种功率密度下金属表层及底层的温度与时间的关系。
7
2020/3/21
材料达到熔化所需的激光功率密度：
Fm
0.885Tm K ktp
材料达到沸点所需的激光功率密度：
Fv
0.885TvK ktp
yag激光焊接机激光波长1064nm激光功率50w100w200w400w激光光束直径5mm6mm7mm8mm最大激光能量25j50j100j180j脉冲宽度0110ms可根据用户要求选定其它脉宽脉冲重复率1200hz可根据用户要求选定其它脉冲重复率激光头尺寸900180180mm1200180180mm供电要求380vac5kva380vac6kva380vac8kva380vac15kva冷却方式闭环水冷焊接头光学传输聚焦还焦距75mm聚焦光斑直径02mm标准工作台电控xy移动台行程150x150mm控制器电脑编程可选附件激光制冷机ccd监视系统7几种激光焊接机的技术参数2520203206激光焊接的应用在工业发达国家激光焊接已在许多工业部门得到应用而汽车是其中最重要的部门最典型的例子是车身覆盖件剪裁激光拼焊
3
3、激光焊接技术概述
2020/3/21
激光焊接是以高功率聚焦激光束为热源，熔化材料形 成焊接接头的高精度高效率焊接方法。
激光焊接的应用始于1964年，但早期仅限于用小功 率脉冲固体激光器进行薄小零件的焊接。70年代以来， 随着千瓦级大功率CO2激光器的出现，激光深熔焊得到 了迅速的发展。激光焊接的厚度已从零点几毫米提高到 50mm，已应用于汽车、钢铁、航空、原子能、电气电 子等重要工l部门。目前在世界各国激光加工的应用领域 中，激光焊接的应用仅次于激光切割，约占20.9％。
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激光稳定小电流CO2短路过渡气体保护焊
电压
电流
电压
CO2气体保护焊短路过程波形图（I=50A v=1.5m/min）
电流
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激光功率1200W复合CO2气体保护焊短路过程波形图（I=50A v=1.5m/min）
激光-CO2短路电弧复合热源焊接电流、电压波形图 Ø1.0mm, I=80A， U=16V， V=0.9m/min, CO2 20 l/min, 晶
闸管电源
激光 P=1. 400W
焊接接头变形量对比（2mm铝板焊透）
.
不同焊接方法变形量对比
5
5
单边焊
.
双边焊
单边焊
5mm钢板角接头不同焊接方法的 单位热输入量与横向收缩量对比
双边焊
250 kJ/m 200
不同焊接方法单边焊的热输入量对比
（5mm 碳钢板角接接头）
400 kJ/m 350 300
10mm + 8mm
欧洲DockLaser项目
(12kWCO2激光+MAG)
德国Meyer船厂 采用Hybrid方法进行 平板对接和筋板角焊缝的自动化焊接, 平板对接厚度达15mm,长度20m, . 角接的筋板厚度达12mm.
筋板与平板角接 生产线
平板对接生产线
.
r
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10kW. 光纤激光+MAG复合焊用于造船
Audi A8
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激光-电弧复合焊接在汽车零件制造中的应用
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40Cr减震器缸体焊接
技术要求：1.
2.
3. 4. 5.
40Cr钢开V型坡口的对接接头； 焊缝内部不允许有气孔、夹渣、裂纹、未融合等焊
接缺陷（Ⅰ级焊缝，标准QJ1842-95）； 坡口要填满，并高出筒体表面3mm； 径向变形量要小于0.02mm； 充压10MPa并保持36小时，不允许出现漏气现象。
SWEDEN
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MAG/HYBRID 接头性能对比 (3mm板)
焊丝 OK 12.51 母材 SB 45 含硼钢. (2-8mm) 20kW CO2激光器+MAG
Phaeton 2002 德国大众汽车 辉腾豪华铝合金轿车
车门焊缝总长 4980mm, 其中激光-MIG复. 合焊缝48条, 长3570mm, 激光焊缝11条, 长1030mm, MIG焊缝7条, 长380mm
4. 焊接速度快，焊接线能量低；
5. 焊接变形小。
6.
1. 设备投资大；
7.
2. 对接头装配精度(间隙)要求高;
8.
3. 厚板焊缝易出气孔、裂缝和咬边等缺陷；
9.
4. 能量转换效率较低。
.
熔化极电弧焊的优点和不足
• 设备投资小； • 对间隙不敏感； • 能填充金属。
＊ 焊接速度慢、线能量大； ＊ 熔深小，热影响区大； ＊ 焊接变形大；
.
激光-电弧复合热源焊的主要特点
• 两种技术优势互补, 达到1+1>2的效果; • 电弧过程稳定, 即使是在小电流条件下; (15A) • 焊缝成型美观; (比激光焊好) • 熔深大, 焊接速度快; (比激光焊和电弧焊都好) • 单位线能量低, 焊接变形小; (与激光焊相当) • 对接头间隙不敏感; (比激光焊好得多) • 可以通过焊丝改善焊缝的性能; (比激光焊好、焊速快)
180 160
80
相
对
60 40
热 输 入
相 对 横
向
收
20
缩
0
M1A G
TW2I N
H Y3B R I D
L A4S E R
140 120 100
80 60 40 20
.0
不同焊接方法双边焊的相对热输入量 与相对横向收缩辆对比 （5mm 碳钢板角接接头）
M A1G
T W2I N
H Y B3R I D
.
激光-电弧复合热源焊接系统
.
.
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电弧焊 激光焊
复合焊
.
+
超小电流复合热源焊接
超小电流焊接是指对于单独MIG焊接时，MIG焊的平均电流 小到无法形成连续焊缝时的电流值，本复合热源实验过程 中在焊接速度为1m/min时，实现的最小焊接电流为15A
激光功率2000W，脉冲平均电流15A， 焊接速度1m/min，板厚2mm，LF5
不同焊接方法双边焊的热输入量对比
（5mm 碳钢板角接接头）
150
250
200
100
150
100 50
50
0
MA1G
TW2IN
HYB3RID
LA4SER
0 M A1G
T W2I N
H Y3B R I D
120 %
100
不同焊接方法单边焊的相对热输入量
与相对横向收缩辆对比
（5mm 碳钢板角接接头）
200 %
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减震器缸体激光复合焊接机器人系统
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减震缸体激光-电弧复合焊接产品
小V型坡口
焊接完成的缸体
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不锈钢大型显示屏壳体激光-电弧复合焊接
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不锈钢大型显示屏壳体激光-电弧复合焊接
Thank you for your attention 谢谢！
.Hale Waihona Puke 激光复合焊接及其应用杨永强 教授 华南理工大学焊接研究所
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激光诱导等离子云 金属蒸汽
气体保护区
激光束
MAG 电极
电弧
熔池
小孔
工件
焊接方向
激光+MAG电弧复合热源焊接
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激光焊接的优点和不足
1. 能量密度高 106W/cm2；
2. 聚焦后的光斑直径小 0.2-0.6mm；
3. 焊缝深/宽比大，热影响区窄；