激光焊接机工艺培训

1、概述o 1、激光焊接是一种新兴的焊接工艺，它 相对各种传统焊接最大的优势就是热影响 范围小，变形小，焊缝精美。2、脉冲激光焊接一般用于点焊和中小功率的缝焊，焊接厚度一般不大于1mm。在脉冲激光焊中用到的一些名词O 1、注入电功率：由激光电源提供给氤灯的电功 率。其值P=23.7X13/2。O 2、激光平均功率：实际输出的激光功率，大约 等于注入电功率的2-3%。我们的机器上是几十 到几百瓦。o 3、激光峰值功率：激光在实际出光时的瞬间功 率。由于我们是使用脉冲激光，激光峰值功率等 于予均功率除以占空比。在我们的机器上一般是 几木千瓦的薮量级。激光波形解释脉宽=5ms频率= 1000/20 =

2、50Hz峰值功率= 1KW平均功率=1X5F2O = 25OW在脉冲激光焊中用到的一些名词O激光功率密度：单位面积内的激光功率。等于激 光峰值功率除以光斑面积。用于焊接一般是 104W/cm2 105W/cm2级别。o激光脉冲能量：指单个脉冲所输出的能量。由储 能电容容量、电压和氤灯决定。这是一个重要的 *旨标，在点焊的时候，卒点能量的彳急定桂对焊接 的质量影响彳良大。在脉冲激光焊中用到的一些名词O脉冲宽度：单个脉冲的时间。O脉冲频率：每秒钟内激光脉冲重复的次数。O点距：相邻两个焊点间的距离。点距越小，焊接 会越慢。画图时注意穿透焊和对接焊两种。O焊接速度：等于频率乘以点距。表面对接焊点距说明

3、-般的，焊点直径等F焊缝宽度，因此： 重叠率=（焊缝宽度-点距）/焊缝宽度。 重叠率一般要大于50%以保证气密性。穿透焊点距说明这是一个穿透焊的示意图，红线为溶池，从表面来看，重叠率是50%，但是，在两层材料 之间，却几乎没有重叠，这样 就无法达到密封的效果。所以，穿透密封焊的时候，重叠率应该要根据板厚做适当调整。以下参数会对脉冲激光焊接造成影响O、吸收率的影响O二、功率密度的影响O三、波形的影响O四、脉宽的影响O五、离焦量的影响O六、聚焦透镜焦距的影响。七、焊接材料移动速度与出光频率吸收率的影响O 1、波长越短，吸收率越高；。2、一般导电性好的材料，反射率都很高；对YAG激光来说，银的反射率

4、是96%,铝是92%,铜90%,钳89%,而铁只有60%。3、温度越高，吸收率越高，呈线性关系。4、表面涂层的影响，一般涂磷酸盐、碳黑、 石墨等以提咼吸收率。功率密度的影响O 1、功率密度直接影响表面材料的温升时间， 功率密度越大，温度升得越快。拿不锈钢来 说，当注入功率密度在3.5X1O4W/Cm2的时 候，材料表面会在1ms内被加热到熔点1500 度，而注入功率在6.3X 104W/cm2时，材料 表面会在1ms内被加热到沸点2700度。根据 这个资料，我们可以算岀来对应WF200, SI600的光纤，100对100的镜头，使不锈 钢表面在1ms内升温到1500度约为20A,升 至0270

5、0度约为29AO功率密度的影响O 2、当注入功率引起的材料温度上升速度小于散 热的速度时，材料温度下降。O 3、几种常用材料在Ims内升温到各温度点对应 的功率密度：金属熔点Icl (W/cm2)沸点Ic2 (W/cm2)铜10831100002300234000铝660410002062130000铁1539870002700150000锌4912500090645000钛180030000320053000不锈钢150035000270063000O由于材料在固态和液态下对激光体现出不同的吸收率，在固态下反射率较高，而液态下较低，这意味着如果不改变能量注入的波形， 则随着物质表面状态的变化

6、，吸收的能量变 多，出现气化。O 一般的，如果不考虑反射率的变化，要维持材 料的表面温度不变，则注入能量随时间的变化 大概如下图所示：O上面的波形都是针对点 焊来说的，而缝焊时一 般采用一个方波即可。 如右图所示：O对于一些容易裂纹的材 料，则需要在波形上加 一段预热和一段缓冷的 时间，如右图所示：ion脉宽的影响1、设注入功率为I。时，需要时间to后表面温度达 到T,熔深为ho,功率为I时需要时间为切熔深 为h,则有：Io/Ij=(E/to)l/2 h1/h0=(t1/t0)V22、达到同样的熔深，有两种方式：增加功率密 度和增加脉宽，增加功率密度可以让输入能量降 低，增加脉宽可以让焊接更加

7、稳定。o 3、如热影响范围有要求，则脉宽不能太大。 o 4、脉宽增大到一定程度后，熔深不会再增加。离焦量的影响O 1、激光焦点并不等于聚焦镜的焦点。2、离焦量=聚焦镜和工件间的距离一焦 距，头J负值时就是负离焦，头值就是正 离焦。3、离焦量相同时，负离焦可以获得更大 的熔深，正离焦会得到更好的表面效果。4、离焦量为0时，焊接对高度最不敏感。o 5、采用何种离焦方式，要视具体情况而 定。聚焦镜焦距的影响o从。=彳e，得知聚焦镜焦距越小，焦点光 斑直径越小，穿透力越强，对高度也越敏在一个波形变化周期内焊接材料移动速度与出光频率O 1、激光光点相对于工件焊点的移动速度:F。2、激光焊接机激光器的出光频率：fo能量小的时候用大的速度，高的频率可以 增加产量；但是如果能量大的话可能岀现 温度过高、飞溅等状况。如果能量要求大，熔深要求很深，可以把 速度放慢，频率放低进行焊接。连续穿透焊的一般工艺控制O单点如果背面可以看到轻微变色的痕迹，那 么在连续焊接的时候可以做到比较好的穿透 焊结；O如果背面看到明显的痕迹，甚至可以感觉到 已经穿透，那么，在连续焊接的时候会飞溅, 甚至出现一条深坑。O具体的要根据实际样品调整焦距和能量大小 以及波形。越薄的材料，所需要的光斑越小，否则就会 出现焊穿的情况。O模具补焊波形：O点焊波形:O不锈钢焊接波形：O铜铝焊接（补焊）波形:O锌材焊接波形：