《激光焊机器人操作及应用》课件全套 第1-9章 激光原理、激光器种类及激光焊接工艺简介 -CO2激光切割

激光原理及操作安全

激光原理激光（Laser）一词是受激辐射光放大（LightAmplificationbyStimulatedEmissionofRadiation）的缩写。1960年，美国物理学家梅曼（Maiman）在实验室中做成了第一台红宝石激光器。从此以后，激光技术得到了迅速发展，引起了科学技术领域的巨大变化。激光的基本原理原子吸收

hν=E2-E1

图1原子吸收示意图E1E2E1E2hv激光的基本原理自发辐射处于高能态的原子是不稳定的。它们在激发态停留的时间非常短（数量级约为10-8s），之后，会自发地返回基态去，同时放出一个光子。这种自发地从激发态跃迁至较低的能态而放出光子的过程，叫做自发辐射。图2自发辐射激光的基本原理受激辐射图2受激辐射示意图E1E2E1E2图3光放大示意图hv输入hvhvhvhvhvhv输出hvhvhvhv激光的基本原理粒子数反转处于高能级上的粒子数多于低能级上粒子数时的一种非热力学现象。玻尔兹曼分布：对于大多数原子来说，两能级之差En‘-En~1eV，而常温下，

K

T=1.38

10-23

300~0.025eV

代入上式可得： 即：Nn'<<Nn激光谐振腔光学谐振腔

（a）图5谐振腔结构M1100%M298%L（b）激光谐振腔G1*G2=(1-d2/f-b/R1)*(1-d1/f-b/R2)其中，f：棒的热焦距d1：棒中心到半反的距离d2：棒中心到全反的距离R1：全反曲率半径R2：半反曲率半径b=d1+d2-d1d2/f稳定腔:0<G1*G2<1介稳腔:G1*G2=1或G1*G2=0非稳腔:G1*G2<0或G1*G2>1激光谐振腔

无介质时，上式可简化为G1*G2=(1-L/R1)*(1-L/R2)L：谐振腔的长度R1：全反曲率半径R2：半反曲率半径

要达到0<G1*G2<1，可见当R为凹镜且曲率半径大于L时，此谐振腔为稳定腔。我们实际生产的焊接机的谐振腔全都是稳定腔。产生激光的必要条件（1）选择具有适当能级结构的工作物质，在工作物质中能形成粒子数反转，为受激辐射的发生创造条件；（2）选择一个适当结构的光学谐振腔。对所产生受激辐射光束的方向、频率等加以选择，从而产生单向性、单色性、强度等极高的激光束；（3）外部的工作环境必须满足一定的阈值条件，以促成激光的产生。激光的特性单向性极好单色性极强高亮度相干性好激光器简介工作物质的性质分类，大体可以分为气体激光器、固体激光器、液体激光器；按工作方式区分，又可分为连续型和脉冲型等。时间分光：指通过不同的控制部分在不同的时间内给同一台焊接机控制信号，以达到实时焊接的功能，同一时间只有一个激光头出光。能量分光：指通过同一个控制部分在相同的时间内给同一台焊接机控制信号，以达到即时焊接的功能（多个激光头同时焊接）。Nd：YAG激光棒

Nd：YAG（掺钕的钇铝石榴石）是目前最常用的一类固体激光器。YAG是一种立方结构晶体，质地很硬、光学质量好、热导率高。用三价钕代替了晶体中部分的三价钇，因此称为掺钕的钇铝石榴石。泵浦灯

氙灯为惰性气体放电灯，我们使用的灯的形状多为直管形。其结构一般都是由电极、灯管和充入的氙（Xe）气体组成。电极是用高熔点、高电子发射率，又不易溅射的金属材料制成。灯管用机械强度高、耐高温、透光性好的石英玻璃制成。灯管内充入氙气。光纤传输光纤损耗典型值为<5dB/km，我们中心通用的5m光纤损耗只有6‰。光纤端面由于菲涅尔反射每个端面会损耗约4％。处理光纤时，不能触摸光纤端面，保证其端面的洁净和避免划痕。处理光纤时，注意光纤的最小弯曲半径。600微米光纤的弯曲半径为150mm,400微米光纤的弯曲半径为100mm。光纤传输光路操作时注意事项

·光学元件的膜层容易受到灰尘的污染，尽量避免光学元件暴露在空气中。·如果激光打在附近的目标上时，避免烟雾接触到光学底座上的光学元件。应避免在附近产生烟雾。·不要用手接触到光学元件的表面，如必要，必须带上薄膜指套。·光学元件如需擦拭，应使用高纯度的无水乙醇和光学擦镜纸。·拿镜片和透镜时，应只接触它的边缘。光路操作时注意事项·在移动镜片或透镜前，请注意观察镜片或透镜的安装方向。·焊接或调光时应带上防护眼镜，避免直视激光。·避免眼睛处于激光光路上，如果必须，必须断电。·避免眼睛出现在二极管激光的光路上。·氙灯内有正气压，接触氙灯时应带上安全眼镜。·断电后需等候15分钟，让电容完全放电，才能对激光谐振腔进行操作。安全接收过度激光辐射的危害：对于1.064um的激光，眼睛症状为白内障、视网膜烧伤；皮肤症状是烧伤。

END激光器种类及激光焊接工艺简介

激光焊接工艺简介激光器的分类及他社激光器的简介激光的产生原理及激光器的主要组成

目录

激光焊接工艺简介激光器的分类及他社激光器的简介激光的产生原理及激光器的主要组成

目录

激光的产生原理激光的产生条件：1、要有符合一定条件的能量源2、工作物质具有合适的能级结构和跃迁特性Laser（LightAmplificationbyStimulatedEmissionofRadiation）的中文翻译为：受激辐射的光放大，简称激光。激光的理论基础起源于大物理学家爱因斯坦，1916年爱因斯坦提出了一套全新的技术理论—光与物质相互作用。E：能量源基态激励发生跃迁基态光

激光器的工作原理全反射镜部分反射镜激光束激励源能量激光介质把一段长度的工作物质放在两个互相平行的反射镜（其中至少有一个是部分透射的）构成的光学谐振腔中，处于高能级的粒子会产生各种方向的自发发射。其中，非轴向传播的光很快逸出谐振腔外；而轴向传播的光却能在腔内往返传播，当它在激光物质中传播时，光强不断增长。能量激励态基态受激吸收高能级稳定自发辐射受激辐射光谐振腔全反射镜部分反射镜主要组成硬件：1、工作物质具有合适的能级结构和跃迁特性2、谐振腔3、足够的外部电场

激光的特点1、单波长

激光为单一波长、高亮度的光波长波长光強度光強度普通光激光2、方向性好

与向四面八方辐照的普通光源发出的光相比，

激光辐照范围小，指向性好普通光激光3、相干光

激光是波长与时间重叠（相位一致）光的集合。

普通光激光4、能量集中性好通常的光太阳光透镜纸激光透镜金属激光能量密度较高，在107W/cm2,能够瞬间融化金属太阳光基本上是平行照射下来的，即便是用透镜对太阳光进行聚光，也不会熔化金属

激光焊接工艺简介激光器的分类及他社激光器的简介激光的产生原理及激光器的主要组成

目录

激光器的分类—按工作物质分类固体激光器气体激光器半导体激光器红宝石激光器ND:YAG棒状激光器Yb:YAG激光器光纤激光器DISK激光器CO2激光器氢激光器氦氖激光器氮气激光器氩离子激光器氪离子激光器】激励源激光激励源激光激光激励源激励源激光

激光器的分类—按激励方式分类

光泵式激光器电激励式激光器化学激光器指以光泵方式激励的激光器，包括几乎是全部的固体激光器和液体激光器，以及少数气体激光器和半导体激光器。大部分气体激光器均是采用气体放电（直流放电、交流放电、脉冲放电、电子束注入）方式进行激励，而一般常见的半导体激光器多是采用结电流注入方式进行激励，某些半导体激光器亦可采用高能电子束注入方式激励。这是专门指利用化学反应释放的能量对工作物质进行激励的激光器，反希望产生的化学反应可分别采用光照引发、放电引发、化学引发。

激光器的分类—按运转方式分类

连续激光器单脉冲激光器脉冲激光器

输出的激光可以在一段较长的时间范围内以连续方式持续进行。

a、连续光源激励的固体激光器b、连续电激励方的气体激光器c、半导体激光器冷却的要求：由于连续运转过程中往往不可避免地产生器件的过热效应，因此多数需采取适当的冷却措施。输出的激光从时间上来说是一个单次脉冲过程。a、一般的固体激光器b、某些特殊的气体激光器冷却的要求：由于器件的热效应可以忽略，故可以不采取特殊的冷却措施。输出的激光可以一重复脉冲的方式激励或以连续的方式进行激励但以一定方式调制激光振荡过程,以获得重复脉冲激光输出,a、大功率脉冲固体激光器冷却的要求：对冷却的要求程度和连续激光器一样高他社激光器介绍—TRUMPF（通快）TruPulse21TruPulse106TruPulse556TruDisk1000TruDisk3001TruDisk6001TruDisk16003CO2激光器通快激光器固体激光器碟形激光器CO2激光器TruFlow700TruFlow1200TruFlow5000TruFlow10000TruFlow20000脉冲激光器他社激光器介绍—IPG（阿帕奇）美国IPG公司产值和产品数量均占世界光纤激光市场的85%以上，是唯一能提供各类光纤激光器，包括低、中、高功率脉冲和连续激光器的厂商，也是唯一能提供5万瓦多模、5千瓦单模工业光纤激光器及绿色光纤激光器的厂商。

他社激光器介绍—Rofin(罗芬)德国Rofin公司是世界上主要的CO2激光器生产厂家，他们公司生产的激光器在中国大多用于切割和3D打印行业。去年Rofin开发出了两款输出功率达6千瓦的激光器，分别是CO2板条激光器DC060以及光纤激光器FL060，功率级别的增加极大地扩展了其在工业激光切割市场范围。DC060FL060他社激光器介绍—Laserline德国Laserline公司是世界上主要的半导体激光器生产厂家，他们公司生产的激光器在中国大多用于熔覆和淬火行业。Laserline在去年推出了一款光束质量为8mmmrad的LDF系列的半导体激光器，极大地扩展了半导体激光器的水平应用范围。

激光焊接工艺简介激光器的分类及他社激光器的简介激光的产生原理及激光器的主要组成

目录激光焊接工艺简介激光自熔焊接激光填丝焊接激光填粉焊接激光焊接工艺简介激光-MIG/MAG复合激光-TIG复合双光束焊接

END激光焊接技术及激光焊接机器人简介摘要各种焊接技术及其优缺点激光焊接技术激光焊接的优缺点激光焊接的工艺参数激光焊接的发展激光焊接的应用举例激光焊接机器人各种焊接技术及其优缺点激光焊接技术基本工作原理1.引言

激光焊接从上世纪60年代激光器诞生不久就开始了研究，从开始的薄小零件或器件的焊接到目前大功率激光焊接在工业生产中的大量的应用，经历了近40年的发展。由于激光焊接具有能量密度高、变形小、热影响区窄、焊接速度高、易实现自动控制、无后续加工的优点，近年来正成为金属材料加工与制造的重要手段，越来越广泛地应用在汽车、航空航天、国防工业、造船、海洋工程、核电设备等领域，所涉及的材料涵盖了几乎所有的金属材料。虽然与传统的焊接方法相比，激光焊接尚存在设备昂贵，一次性投资大，技术要求高的问题，使得激光焊接在我国的工业应用还相当有限，但激光焊接生产效率高和易实现自动控制的特点使其非常适于大规模生产线和柔性制造。

2、激光焊接技术的进展

在这里分两部分进行分析：1）激光技术2）激光焊接过程监测与质量控制激光的产生原理及特性

三要素：激励源，介质，谐振腔。介质受到激发至高能量状态，由于受激吸收跃迁光在两端镜间来回反射，将光波放大，并获得足够能量而开始发射出激光。激光的四性：单色性、相干性、方向性、高亮度因而高度集中的激光可以提供焊接、切割及热处理等功能激光焊接特性激光焊接属于熔融焊接，以激光束为能源，冲击在焊件接头上。激光束可由平面光学元件（如镜子）导引，随后再以反射聚焦元件或镜片将光束投射在焊缝上。激光焊接属非接触式焊接，作业过程不需加压，但需使用惰性气体以防熔池氧化，填料金属偶有使用。激光焊接示意图激光焊接的优缺点激光焊接的主要优点（1）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。（2）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。（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）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。（5）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）。（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。

激光焊接的主要优点（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）不需真空，亦不需做X射线防护。（13）若以穿孔式焊接，焊道深一宽比可达10:1（14）可以切换装置将激光束传送至多个工作站。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）设备昂贵。激光焊接的工艺参数激光焊接的工艺参数对于一般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10^4~10^6W/CM^2。(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。

激光焊接的工艺参数(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，当正负离焦平面与焊接平面距离相等时，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。

激光焊接的工艺参数

对于激光深熔焊接的主要工艺参数：1)激光功率。激光焊接中存在一个激光能量密度阈值，低于此值，熔深很浅，一旦达到或超过此值，熔深会大幅度提高。只有当工件上的激光功率密度超过阈值（与材料有关），等离子体才会产生，这标志着稳定深熔焊的进行。2)光束焦斑。光束斑点大小是激光焊接的最重要变量之一，因为它决定功率密度。3)材料吸收值。材料对激光的吸收取决于材料的一些重要性能，如吸收率、反射率、热导率、熔化温度、蒸发温度等，其中最重要的是吸收率。4)焊接速度。焊接速度对熔深影响较大，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。所以，对一定激光功率和一定厚度的某特定材料有一个合适的焊接速度范围，并在其中相应速度值时可获得最大熔深。

激光焊接的工艺参数5)保护气体。激光焊接过程常使用惰性气体来保护熔池。大多数应用场合则常使用氦、氩、氮等气体作保护，使工件在焊接过程中免受氧化。6)透镜焦距。焊接时通常采用聚焦方式会聚激光，一般选用63~254mm(2.5”~10”)焦距的透镜。7)焦点位置。焊接时，为了保持足够功率密度，焦点位置至关重要。焦点与工件表面相对位置的变化直接影响焊缝宽度与深度。8)激光束位置。对不同的材料进行激光焊接时，激光束位置控制着焊缝的最终质量，特别是对接接头的情况比搭接结头的情况对此更为敏感。9)焊接起始、终止点的激光功率渐升、渐降控制。激光深熔焊接时，不管焊缝深浅，小孔现象始终存在。当焊接过程终止、关闭功率开关时，焊缝尾端将出现凹坑。另外，当激光焊层覆盖原先焊缝时，会出现对激光束过度吸收，导致焊件过热或产生气孔。

焊接速度、焊缝深度与激光功率关系焊接速度、焊缝深度与焦距关系焊接速度、焊缝深度与光束偏振方向关系焦点半径、焊接速度对焊缝截面影响激光焊接基本接头形式激光焊接的应用激光焊接的应用领域1、制造业应用

拼焊板是将几块不同材质、不同厚度、不同涂层的钢材用激光把边部对焊，焊接成一块整体板，以满足零部件对材料性能的不同要求。

从20世纪80年代中期开始，拼焊板作为新技术在欧洲、美国、日本得到了广泛的关注。拼焊板工艺主要是为汽车行业进行配套服务，尤其在车身零部件生产、制造和设计方面，拼焊板的使用有着巨大的优势。

激光拼焊可以最大限度地减少汽车零件数量、减轻汽车重量、优化零部件的公差和降低成本，同时又可保证汽车的性能，代表了汽车新技术的发展方向。激光焊接的发展激光焊接技术激光焊接的发展

激光填丝焊接激光填丝焊接是指在焊缝中预先填入特定焊接材料后用激光照射熔化或在激光照射的同时填入焊接材料以形成焊接接头的方法。激光填丝焊接与非填丝焊接相比,具有如下优点:

(1)解决了对工件加工装配要求严格的问题;

(2)可实现较小功率焊接较厚较大零件;

(3)通过调节填丝成分,可控制焊缝区域组织性能。激光焊接的发展

激光电弧复合焊接这种复合焊接主要指激光与TIG或MIG电弧复合焊接。在这种工艺中,激光和电弧相互作用、取长补短。例如,激光焊接的能量利用率低的重要原因是焊接过程中产生的等离子体云对激光的吸收和散射,且等离子体对激光的吸收与正负离子密度的乘积成正比;如果在激光束附近外加电弧,电子密度显著降低,等离子体云得到稀释,对激光的消耗减小,工件对激光的吸收率提高。而且由于工件对激光的吸收率随温度的升高而增大,电弧对焊接母材接口进行预热,使接口开始被激光照射时的温度升高,也使激光的吸收率进一步提高。这种效果尤其对于激光反射率高、导热系数高的材料更加显著激光焊接的发展

激光电弧复合焊接在激光焊接时,由于热作用和影响区很小,焊接端面接口容易发生错位和焊接不连续现象;峰值温度高,温度梯度大,焊接后冷却、凝固很快,容易产生裂纹和气孔。而在激光与电弧复合焊接时,由于电弧的热作用范围、热影响区较大,可缓和对接口精度的要求,减少错位和焊接不连续现象;而且温度梯度较小,冷却、凝固过程较缓慢,有利于气体的排除,降低内应力,减少或消除气孔和裂纹。由于电弧焊接容易使用添加剂,可以填充间隙,采用激光电弧复合焊接的方法能减少或消除焊缝的凹陷。激光焊接的发展

激光电弧复合焊接TIG焊（惰性气体钨极保护焊）钨极氩弧焊具有下列优点：

1）氩气能有效地隔绝周围空气；它本身又不溶于金属，不和金属反应；钨极氩弧焊过程中电弧还有自动清除工件表面氧化膜的作用。因此，可成功地焊接易氧化，氮化、化学活泼性强的有色金属、不锈钢和各种合金。

2）钨极电弧稳定，即使在很小的焊接电流（＜10A）下仍可稳定燃烧，特别适用于薄板，超薄板材料焊接。

3）热源和填充焊丝可分别控制，因而热输入容易调节，可进行各种位置的焊接，也是实现单面焊双面盛开的理想方法。

4）由于填充焊丝不通过电弧，故不会产生飞溅，焊缝成形美观。激光焊接的发展

激光电弧复合焊接不足之处是：1）熔深浅，熔敷速度小，生产率较低。2）钨极承载电流的能力较差，过大的电流会引起钨极熔化和蒸发，其微粒有可能进入熔池，渣成污染（夹钨）。3）隋性气体（氩气、氦气）较贵，和其它电弧焊方法（如手工电弧焊、埋弧焊、CO2气体保护焊等）比较，生产成本较高。激光与TIG复合焊接的特点是:(1)利用电弧增强激光的作用,可用小功率激光器代替大功率激光器焊接金属材料;(2)可高速焊接薄件;(3)可改善焊缝成型,获得优质焊接接头;(4)可缓和母材焊接端面接口精度要求。

激光焊接的发展

激光钎焊激光焊接的发展

激光钎焊激光软钎焊主要用于印刷电路板的焊接，尤其实用于片状元件组装技术。采用激光软钎焊与其它方式相比有以下优点：用非接触加热，熔化带宽，不需要任何辅助工具，可在双面印刷电路板上双面元件装备后加工。

重复操作稳定性好。

焊剂对焊接工具污染小，且激光照射时间和输出功率易于控制，激光钎焊成品率高。激光束易于实现分光，可用半透镜、反射镜、棱镜、扫描镜等光学元件进行时间与空间分割，能实现多点同时对称焊。激光钎焊多用波长

1.06um

的激光作为热源，可用光纤传输，

可以在常规方式不易焊接的部位进行加工，灵活性好。

激光焊接的应用举例汽车制造业、船舶制造航空航天激光焊接应用——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应用——船舶制造造船采用高功率激光焊接的优点焊接生产率大大提高，这是由于:–激光焊接速度快–激光焊接熔深大→可单道焊或减少焊道数焊后矫形工作量大大减少船坞焊接工作量大大减少船舶的精度制造成为可能一些特殊结构，如三明治结构焊接成为可能有利于结构优化设计，减轻结构重量有利于船舶的模块化设计制造三明治船板激光复合焊三明治结构板激光焊接形式激光加工应用——航空航天火箭燃料箱激光焊接空客380铝合金壳体的激光焊接飞机铝合金箱体零部件激光焊接小结对于激光焊接：焊缝深窄，深宽比高(10:1)焊接速度快热输入低焊缝热影响区窄焊接变形小焊缝质量好,特别是韧性好改进采用激光复合焊可降低间隙要求可用于各类工业制造END脉冲激光焊接工艺概述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1、注入电功率：由激光电源提供给氙灯的电功率。其值P＝23.7×I3/2。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。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，激光峰值功率等于平均功率除以占空比。在我们的机器上一般是几个千瓦的数量级。激光波形解释脉宽＝5ms频率＝1000/20=50Hz峰值功率＝1KW平均功率＝1×5÷20＝250W1在脉冲激光焊中用到的一些名词激光功率密度：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。激光脉冲能量：指单个脉冲所输出的能量。由储能电容容量、电压和氙灯决定。这是一个重要的指标，在点焊的时候，单点能量的稳定性对焊接的质量影响很大。在脉冲激光焊中用到的一些名词脉冲宽度：单个脉冲的时间。脉冲频率：每秒钟内激光脉冲重复的次数。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。焊接速度：等于频率乘以点距。表面对接焊点距说明穿透焊点距说明以下参数会对脉冲激光焊接造成影响一、吸收率的影响二、功率密度的影响三、波形的影响四、脉宽的影响五、离焦量的影响六、聚焦透镜焦距的影响吸收率的影响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，银的反射率是96％，铝是92％，铜90％，铂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、石墨等以提高吸收率。功率密度的影响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3.5×104W/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6.3×104W/cm2时，材料表面会在1ms内被加热到沸点2700度。根据这个资料，我们可以算出来对应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，升到2700度约为29A。功率密度的影响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。3、几种常用材料在1ms内升温到各温度点对应的功率密度：金属熔点Ic1（W/cm2）沸点Ic2（W/cm2）铜10831100002300234000铝660410002062130000铁1539870002700150000锌4912500090645000钛180030000320053000不锈钢150035000270063000波形的影响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，吸收的能量变多，出现气化。温度太低气化波形的影响一般的，如果考虑反射率的变化，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：

不考虑反射率考虑反射率波形的影响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：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：预热缓冷脉宽的影响1、设注入功率为I0时，需要时间t0后表面温度达到T，熔深为h0，功率为I1时需要时间为t1，熔深为h1，则有:I0/I1=(t1/t0)1/2h1/h0=(t1/t0)1/22、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稳定。3、如热影响范围有要求，则脉宽不能太大。4、脉宽增大到一定程度后，熔深不会再增加。离焦量的影响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－焦距，为负值时就是负离焦，为正值就是正离焦。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。5、采用何种离焦方式，要视具体情况而定。聚焦镜焦距的影响从D＝fθ，得知聚焦镜焦距越小，焦点光斑直径越小，穿透力越强，对高度也越敏感。END

LAPRISSLaserProcessingRobotIntegratedSystemSolution—高亮度半导体激光机器人焊接系统汽车行业的激光焊接导入实例为了对应车身设计的自由度、轻量化、高刚度化而导入激光焊接环境安全点焊焊接工法变化点焊焊接预留量

窄焊接预留量宽激光焊接夹持施工设计受限单侧施工设计自由度高面向汽车的点焊可实现从分离的位置开始高速激光焊接远程激光焊接不断增加远程激光焊接系统的课题

导入系统时的课题现状多数为不同的专业厂家［Laser］：

激光发生器厂家［Robot］：

机器人厂家［Head］：

激光头厂家↓●需要多个厂家产品的组合构成系统●多个控制器●各自的服务・维护●不良时，对应时间长HeadＣ社LaserＡ社RobotＢ社?顾客的期望：整体支持激光焊接专用机器人系统的开发品质管理功能、施工的开发LAPRISS

的构成

激光头激光机器人控制器激光发生器

LAPRISS—高亮度半导体激光机器人焊接系统系统集成度高

系统内所有部件全部由松下提供激光器、激光头全部由机器人控制除光纤外，管线内藏于机器人内部，系统无多余走线激光器所有操作可直接在机器人示教器上实现激光头的光束运动轨迹等参数可直接在机器人示教器上实现内置配管配线工作区域整洁，增加系统柔性能够有效的避免飞溅对管线的损伤。LAPRISS

单机焊接系统构成图LAPRISS

双机焊接系统构成图气体N0.58MPa5m4m4m1-3..传导光纤20m1-3．.传导光纤

20m１．激光发生器1-1.发生器4kW1-2.机器人I/F单元３．光束开关单元２分支5m5m4m4mＯＰ７．激光能量传感2-1.ロボットTM-1400G3T***２．激光机器人2-1.机器人TM-1400G32-2.激光头６．头用冷机10m20m2-3.激光焊接软件2-4.外部２轴20m2-1.ロボットTM-1400G3T***２．激光机器人2-1.机器人TM-1400G32-2.激光头６．头用冷机2-3.激光焊接软件2-4.外部２轴气体N0.58MPa５．激光发生器用冷机1.1激光发生器规格项目激光发生器型号YL-G40AA1***额定输出KW4中心波长nm976电光转换效率%35功率可调范围%2.5～100工作温度范围℃5°C～40°C湿度范围%40°C时50%RH以下、20°C时90%RH以下（不结露）外形（W*D*H)(不含凸起部位）mm900*1000*1315额定输入-18KVA、三相200V±20V重量kg400

LAPRISS—高亮度半导体激光机器人焊接系统

LAPRISS—高亮度半导体激光机器人焊接系统新一代激光器1980～20052005～2014～特征高品质的光束体积小波长短使用成本低松下研制的高亮度直接半导体激光器采用了美国MIT林肯研究所所开发的波长合成（WBC）技术继光纤激光、DISC激光后的下一代激光！！WBC（WavelengthBeamCombining）波长合成技术使用LD的外部共振和衍射光栅的波长合成技术，和LD的光束品质基本相同，只将输出相加，光束品质优良，外部共振衍射光栅LD衍射光栅LDLD出来的光波长合成后的光基本相同

LAPRISS—高亮度半导体激光机器人焊接系统衍射光栅白色光虹色激光波长合成技术衍射光栅LD回折格子逆向光电装换效率LAPRISS高的光电转换效率——削减电费LAPRISS—高亮度半导体激光机器人焊接系统1.2激光头规格项目激光头工作距離（焦点～喷嘴端）mm280光斑直径mm0.7扫描直径mm16最大旋转频率Hz40防护玻璃直径mm30压缩空气压力Mpa0.4气体流量L/min180重量kg4.5

LAPRISS—高亮度半导体激光机器人焊接系统激光扫描头喷射喷嘴（吹拂器用）伺服电机保护玻璃透镜单元（水冷规格）光纤连接器（QBH）喷嘴流速分布解析

无工具更换用内置外部轴控制的标准伺服电机驱动特殊光学系统激光防护玻璃ﾞ

φ30聚焦透鏡平行平板平行平板照射範囲φ16两个平行平板的插值控制激光扫描头構造模式図激光移动原理

LAPRISS—高亮度半导体激光机器人焊接系统

LAPRISS—高亮度半导体激光机器人焊接系统独特的焊接工法螺旋摆动工法焊接方向

40HZ(circle,r=0.5mm,V=2m/min)松下激光头1、螺旋摆动工法介绍：

松下的激光头凭借着独特的光学结构，可以在机器人不动的情况下实现光束的运动。螺旋焊接工法是指：在机器人向前运动的同时，光束进行画圆运动，由于其运动轨迹成螺旋型，故而将该工法命名为螺旋摆动工法。2、螺旋摆动工法的优点：a、增加熔宽。由于激光的光斑较小，附加旋转运动后，相当于增大了光斑尺寸，进而增加了熔宽。b、增加间隙适应性。由于光束在前进的同时有一个附加旋转运动，因此能够在增加熔宽的同时提高间隙的适应性。

c、减少焊缝缺陷。由于光束的附加运动，能够增加小孔的问题性，进而能够减少气孔。此外由于螺旋摆动工法的边界不同于正常激光焊的边界，有利于抑制裂纹的扩展。

LAPRISS—高亮度半导体激光机器人焊接系统使用费用低螺旋焊接工法可在一定间隙下完美施焊使用螺旋焊接工法有利于降低加工和组对精度，降低机加费用他社（散焦、无螺旋）LAPRISS（螺旋焊接）焊接工艺（激光输出相同）断面宏观无间隙有间隙

LAPRISS—高亮度半导体激光机器人焊接系统使用费用低保护玻璃无工具更换更换简单，可实现无工具更换保护镜片尺寸较小（φ30mm）保护镜片价格便宜，更换成本低1.3机器人本体名称TM1800类型标准型结构6轴独立多关节型手腕可搬重量6kg动作领域最大到达距离1809mm最小到达距离430mm前后动作范围1379mm动作速度腕部旋转（RT轴）195°/s上腕（UA轴）197°/s前腕（FA轴）205°/s手腕425°/s425°/s629°/s重复定位精度±0.08mm以内电机总驱动功率4700w制动式样全轴带制动本体重量约215kg

LAPRISS—高亮度半导体激光机器人焊接系统1.4机器人控制柜名称G3系列外形尺寸(W)553*(D)550*(H)681质量60kg冷却方式间接风冷（内部循环方式）存储容量标准40000点（可无限扩容）控制轴数同时6轴（最多27轴）位置控制方式软件伺服控制输入电源三相AC200V±20V、3KVA、50/60Hz通用输入输出信号专用信号：输入6/输出8通用信号：输入40/输出40最大输入输出：输入2048/输出2048

LAPRISS—高亮度半导体激光机器人焊接系统

LAPRISS—高亮度半导体激光机器人焊接系统操作简单易学激光与机器人实现数字化通讯

松下的激光不需要额外的电脑控制，完全可以通过机器人控制器对其进行控制，不论是激光功率的设置还是分光光路的选择，可以完全避免误操作或误响应。机器人可以控制激光器、机器人以及激光头

松下机器人控制器可以便捷的控制机器人、激光头以及激光器，增加了设备的可操作性。

LAPRISS—高亮度半导体激光机器人焊接系统監視激光発生器内部的状态和TA系列弧焊溶接同样簡単操作TA机器人基本操作発振器监视功能操作简单易学

LAPRISS—高亮度半导体激光机器人焊接系统操作简单易学只需设定材质、板厚、接头形式等关键要求，就能完成施焊焊接工艺简单易学无需任何复杂的编程

所有轨迹都经过底层程序开发只需选择特定的参数

只需选择焊接模式，然后输入关键尺寸扫描头操作简单易学

LAPRISS—高亮度半导体激光机器人焊接系统

・电源SW照射距离短：×照射距离合适：○照射距离长：×示教红光示教辅助红光编程示教简单易学辅助红光有助于寻找焦点位置，不用高度尺去测量1.5示教辅助红光单元同时跟踪激光输出与照射位置，早期发现系统异常激光短时间测定！!总测定时间8秒激光照射时间1秒①激光输出＆照射位置同时监视功能・沿用TAWERS的「焊接管理功能」而开发・机器人同时监视激光输出与照射位置②激光输出＆照射位置LOG功能正常时发生输出低下、位置偏离时候ＸＹPowerＸＹPower26500.00.018000.60.6mmmmWmmmmWPD光学素子自动倾斜车冷却水AMP机器人控制箱检测到异常报警・自动记录激光输出与照射位置日志⇒可捕捉到发生异常时的预兆及

异常发生时可做事后分析实现差别化技术

激光输出监视器1.6冷机日本SMC製、在中国有SMC服務拠点发生器用冷机HRSH150-A-20激光头用冷机HRS012-A-20项目单位规格备注型号

HRSH150-A-20HRS012-A-20-MT

电源

AC200V（50Hz）AC200～230V（60Hz）变动允许范围±10%AC200～230V（50/60Hz）变动允许范围±10%

相数

3相单相

额定电源容量kVA6.01.0

外形尺寸mm1420ｘ715ｘ954615ｘ500ｘ377（高×长×宽）质量kg21540

LAPRISS—高亮度半导体激光机器人焊接系统点焊激光焊接增加焊接点数实现车身刚性UP减少焊接预留量实现车身轻量化车身设计的优势2.85s/点机器人动作1.0S焊钳行程0.5S加压保持0.2S通电0.15S加压保持（冷却）0.5S焊钳行程0.5S碳钢ｔ0.8mm、搭接接头、焊点直径φ4mm机器人动作0.425S激光扫描0.25S3500～7000打点/车⇒需要多台大型机器人生产线构成大变革！单面焊接提高车身设计自由度点焊和激光焊接

循环时间的比较实测值汽车车身焊接线※・・我公司施工条件下的测定值碳钢ｔ0.8mm、搭接接头、焊点直径φ4mm循环时间

约１/40.675s/点※・・我公司施工条件下的测定值实测值141/18点焊激光焊焊接条件・电流：8000A・加压力：0.2MPa・通电时间：0.2s・电极：R50・光点直径：φ0.6mm・激光输出：2.5kW・焊接速度：3.0m/min・模式：圆周φ4.5mm焊接区外观（拉伸试验前/后）剪切强度点焊与激光焊

剪切强度比较

激光焊的剪切强度与点焊同等试验用材：碳钢

ｔ0.8mm、焊接接头：搭接

母材破断母材破断Avg.

4350N（4320～4400N）Avg.

4830N（4770～4900N）Φ4.5试验前试验后试验前试验后Φ4.5142/28点焊

vs.激光焊

143/18缩短节拍时间・轻量化＆提高设计自由度・提高刚性①缩短节拍时间②轻量化＆提高设计自由度③提高刚性・单面贯通焊接

高效的机器人动作→缩短节拍时间・实现单面贯通焊接激光焊接・激光头高速动作＆

宽泛的照射区域削减焊接预留量・焊接削减→轻量化・狭小出也可实现焊接

→可实现自由的形状设计焊接预留量点焊点焊激光焊接・无打点间距限制（无点焊时的分流）→增加打点数、

可提高刚性・间隔：宽・间隔：窄搭接接头的间隙对策碳钢板焊接时的间隙容许范围扩大

激光焊现状接（圆周焊）螺旋工法同心圆状的漩涡焊接新工法下的间隙容许范围：1.6倍客户课题效果

间隙容许范围：0.3mm以内⇒间隙及工件精度管理困难

螺旋工法及线能量控制下，间隙容许范围得以扩大【結果】圆周螺旋板厚mm0.80.8焊接速度

m/min35激光输出

kW2.752.75内侧外径

mmー0.25外侧半径

mm1.82圈数ー2【焊接条件】间隙mm圆周螺旋无○○0.1○○0.2○○0.3○○0.4×○0.5×○0.6××容许范围0.3mm0.5ｍｍ激光间隙AA’A-A’断面开孔溶融金属BB’B-B’断面上板下板ギャップ溶融金属レーザ通常螺旋工法穴144/28镀锌钢板的间隙对策新工法的间隙容许范围：2.0倍镀锌钢板焊接时的间隙容许范围扩大

激光焊现状接（圆周焊）螺旋工法+线能量控制通过首次的贯通焊接将锌蒸汽顺利排出效果弧焊Zi-Tech技术的应用展开锌蒸汽貫通溶接で亜鉛蒸気排出从贯通部位排出锌蒸汽※・初期条件は3kW,0.4s圆周螺旋板厚mm0.80.8焊接速度m/min2.55激光输出

kW2.752.75内側半径mmー0.25外側半径mm1.82圈数ー2【焊接条件】间隙mm圆周螺旋无×○0.1○○0.2○○0.3○○0.4×○0.5××容许范围0.2mm0.4ｍｍ客戸課題激光GAP无间隙时【結果】【圆周焊】【螺旋焊】145/28

间隙：需要管理0.1～0.3mm

⇒间隙及工件精度管理困难

无间隙（=0mm)：烧穿OK、气孔NG

有间隙（=0.4mm)：气孔OK、烧穿NG

螺旋工法及线能量控制下，无间隙时也可做到无气孔对接焊的指向偏离对策现状：弧焊AWP-MAG焊接（焊丝直径：0.8mm）・焊接速度：40～50cm/min・间隙容许范围：0.2～0.3mm・指向偏离容许范围±0.2～0.3mm激光焊・指向偏离容许范围小激光光束高速回转的同时进行焊接・激光焊可达到４～５倍速度・热变形减小，后道工序（矫正）得以削减・旋转工法，品质得以提升（容许范围扩大）效果课题・高速焊，生产性大幅提高・热变形减小，后道工序得以削减对策开发旋转工法碳钢板焊接时的指向偏离容许范围扩大

146/28147/14弧焊

vs.激光焊

对接焊比较GAP：0.2mm时的指向偏离裕度GAP：0mm时的指向偏离裕度研讨工件：ｔ0.8

对接焊接头

假想焊接汽车门框条现状：弧焊AWP-MAG焊接（焊丝φ0.8）・焊接速度：40～50cpm・GAP裕度：0.2～0.3・指向偏离裕度：±0.2～0.3激光焊・「gap」&「指向偏离」裕度不足激光束在高速回转的同时进行焊接・激光焊速度可高达４～５倍・热变形减小，后道工序（矫正）削减・旋转工法下品质提升（裕度扩大）实证研讨焊接工法革新效果课题・高速焊，生产效率大幅提升・热变形减少，后道工序削减对策开发旋转工法新工法下指向偏离裕度：９倍新工法下指向偏离裕度：２．５倍对接焊指向偏离对策间隙：0.2mm时的指向偏离容许范围新工法的指向偏离容许范围：９倍直线旋转板厚mm0.80.8焊接速度

m/min2.55激光输出

kW1.251.25半径mmー0.5间距

mmー1.5试焊用材：碳钢

ｔ0.8mm、焊接接头：对接

【焊接条件】指向位置mm直线螺旋+0.7ー×+0.6ー○+0.5ー○+0.4ー○+0.3ー○+0.2ー○+0.1×○±0○○-0.1○○-0.2×○-0.3×○-0.4××容许范围0.1mm0.9ｍｍ【結果】焊接方向接合不良直线旋转工法

间隙0.2mm,指向偏离0.4mm效果148/28弧焊≦0.6mm弧焊

vs.激光焊接

149/18缩短节拍时间・抑制焊穿＆对应间隙・实现低变形的激光焊接①缩短节拍时间②抑制焊穿＆对应间隙（薄板）③低变形・可实现贯通焊接→２焊道焊接变为１焊道焊接・可实现高密度热输入量焊接→适宜的热输入量在薄板发挥威力・可实现高密度热输入量焊接→抑制综合热输入量自旋工法自旋工法自旋工法LAPRISS激光的特点1、激光焊接一体化解决方案；2、采用高功率直接半导体激光器；3、构成简单，结构紧凑；4、运行成本和维护成本低；5、操作简单；6、具有完善的焊接施工技术。(LAPRISS)TRUMPF(Trudisk4002+BEOD70)激光发生器直接半导体碟片

功率4KW4kw光束品质(BPP)4mm*mrad（光束品质更高）8mm*mrad一体化整个系统均为Panasonic品牌，包括激光器、机器人、激光头、激光软件，售后服务响应更快激光发生器和激光头为通快品牌，机器人为其他品牌，售后服务需要协调各个厂家示教标配示教导向光单元，很容易找到焦点不容易找到焦点，需要在相纸上激光打孔，找到最小孔即为焦点，然后另外购买激光笔发出红线作为导向光，操作不方便焊接导航功能由于一体化开发，所以控制器内具有焊接数据专家库，只需输入材质、板厚、搭接形式即可自动匹配出较理想的焊接参数，如功率和速度等不具有这个功能LAPRISSVSTRUMPFDISK(LAPRISS)TRUMPF(Trudisk4002+BEOD70)激光头具有扫描功能，可在直径16mm的范围内编辑焊接图形，也可进行螺旋焊接，即一边旋转一边向前移动，可以适应工件一定的尺寸误差只是聚焦枪，不具备扫描功能。操作只需通过机器人示教器即可实现对整个激光系统的操作，如功率、激光波形、速度、机器人轨迹的设定，操作简单方便。需要在触摸屏上编辑激光指令，设定功率，波形等参数，然后激光器作为机器人的从站，由机器人通过I/O调用激光指令进行焊接，操作不方便。波长976nm(更有利于金属吸收）1030nm外形尺寸900*1000*1315(mm)（占地不到1㎡）1600*1550*950(mm)报警再焊接设备如果报警，报警解除后可根据判断选择继续焊接或是重新焊接新件。设备如果报警，激光器端口就会全部复位，报警解除后不能继续焊接，只能将工件报废，然后重新焊接新工件。PanasonicLAPRISSVSTRUMPFDISKPanasonic(LAPRISS)TRUMPF(Trudisk4002+BEOD70)冷机外置冷机，对冷机的要求较高内置冷却水循环，激光器可对激光头进行冷却，外部冷机将内置冷却水循环进行散热，对冷机要求低PanasonicLAPRISSVSTRUMPFDISKEND激光焊技术在汽车行业的应用中国焊接协会机器人焊接（厦门）培训基地2020年2月目录一、激光基础知识二、激光焊原理三、激光焊接在白车身生产中的主要应用四、激光钎焊激光钎焊系统构成及主要设备对产品及冲压件的要求影响焊接质量的因素主要焊接缺陷五、激光熔焊激光熔焊系统构成及主要设备对产品及冲压件的要求影响焊接质量的因素主要焊接缺陷一、激光基础知识LASER：LightAmplificationbyStimulatedEmissionof

Radiation利用受激辐射实现光的放大激光工作物质泵浦源谐振腔单色性好激光的显著特征方向性好、亮度高相干性好激光的相位在时间上是保持不变的，合成后能形成相位整齐、规则有序的大振幅光波。激光器输出的光束发散角度小于10-3～10-5弧度光束的模式通常把光波场的空间分布

分解为沿传播方向的分布和垂直于传播方向的横截面内的分布。分别称为纵模和横模。纵模主要影响激光的频率，对加工性能影响很小。横模主要影响激光能量在横截面的分布，对加工性能影响很大。Laser

groupLaser

mediumPumpmechanismExample/rangeof

useWave

lengthPower

range气体激光气体或蒸气电激发气体发光CO2-lasers

/材料加工HeNe-laser/测量技术受激原子激光

/测量，化学成像.10,6

µm(远红外线)633nm

(rot)175-583

nm(紫外线)Upto.25

kW<0,1

W<1000

W(noCW

operat.)固体激光晶体或玻璃闪光灯,弧光灯,发光极管为激发源二

Nd:YAG-Laser/Nd:Glas-Laser

/材料加工Rubin

laser红宝石1,06µm(near

IR)694nm

(rot)Upto6

kW<20W(no

cw)染料激光一种浓度很稀的有机染料弧光灯，激光用于光谱学可调节.300

nmto1,2

µm<100

W半导体激光半导体电激发Single

emitter1cmbarrenstacks670-880

nm<5

W<100

W<5000

W激光的分类红外光可见光紫外光400-450

W800-1000

Wenviron1500

mmSource

LASER

激光源Module

FIBRE光纤模块Diode

POMPAGE二极管DPCA所使用的激光器——光纤激光器UV-

CUV-

BUV-

A10

nm角膜炎结膜炎白内障红斑视觉损坏视网膜灼伤皮肤灼伤白内障角质灼伤眼睛皮肤射线的穿透性眼睛看YAG固体激光器的线束，会被无知觉的灼伤视网膜（不可逆转的）。但大脑不会（不会接触到思维）1070nm:YbYAG106

nm400

nm760

nm射线不可见不可见射线IR

-A IR

-B IR-

C可见光谱激光危险！！！！！等级1：此激光不会持续危害视力。它是有微弱能量的激光或是不稳定激光（打印，光驱）等级2（a)：可见光线导致眼睛不舒服，不会出现在短时间的曝光里发生危险等级2（b）：可见光不是因为看见了而展现的及在直接曝光情况下不会导致损害（条形码等级3（a）：如果是暂时的，将不会对眼睛有危害。但是如果通过聚焦光学仪器，将有危险等级3（b）：直接用眼看或者反射，同样都会导致灼伤。但不是在短距离通过衍射。等级4：直接用眼看或者反射及衍射，都会发生危险。还可能产生火源。二、激光焊原理热导焊：激光功率密度较低，工件吸收的能量不足以使金属汽化，金属的熔化是通过对激光辐射的吸收及热传导进行的。深熔焊：激光功率密度达到材料汽化阈值后，表面金属剧烈汽化，在液态熔池中形成一个小孔。光束可以直接进入小孔内部，通过小孔的反复反射传热，获得较大的熔深。影响金属材料对激光的吸收的因素波长温度材料表面状态材料性质10.6μm波长材料的吸收率与温度的关系：激光钎焊激光电弧复合焊激光填丝焊双光束激光焊接激光焊接的特点非物理接触的高速加工过程高能量密度，焊缝窄、深宽比大口

线能量小、热变形小、热影响区小口

焊缝表面成形好，可直接做外观面口

材料适应性好焊接可达性好易于自动化一次性投资大，后期维护成本高对零件装配要求高设备故障率高1.激光熔焊2.激光钎焊利用高能量密度的激光束作为热源,

照射在填充焊丝表面上，焊丝在光束能量作用下熔化形成高温液态金属，并浸润到被焊零件连接处，与工件间形成良好的冶金结合。利用高能量密度的激光束作为热源，加热金属，使被焊金属被加热熔化形成焊缝。三、激光焊接在白车身生产中的主要应用情况顶盖激光钎焊√√√√前端激光熔焊√车门激光熔焊√√√尾门激光钎焊√√√激光焊接在白车身生产中的主要应用形式激光钎焊激光器机器人焊接头（钎焊）送丝机工艺控制柜四、激光钎焊4.1

激光钎焊系统构成及主要设备激光器功率模块电源控制部分光束耦合光闸冷却部分自来水（tap

water）自去离子水（DI

water）水冷机Air/water冷却

带DI水加热装置30l/min,20-22℃冷却激光器内部1.5l/min,28-30℃冷却光闸及外部光路360-440V三相交流电

最大耗电量16kw光纤输出Block

diagramMaster

ControllerPower

supplyHardwiringProfi-BusAnalog

C.BeamCombinerbeamswitchXx

kWProcess

fiberMCUFasermodule

1Module

2MCUMCUModule

xXx

kWEthernetElectricplugModule

x+1MCUFiber

moduleMCUPower

supplyBlock

diagramMaster

ControllerPower

supplyHardwiringProfi-BusAnalog

C.BeamCombinerbeamswitchXx

kWProcess

fibersMCUModule

1Module

2MCUModule

xMCUXx

kWEthernetElectricplug-Module

x+1MCUInterfaces:Profi-BUS,Hardwiring,Teleservice,

…Chiller

interfaceIndustry

PCbackside激光器订货内容序号名称型号数量1连续4KW光纤激光器YLS-4000-S2T（欧版）22路分时光闸2QD输出连接头3操作光纤（附带编码电缆及编码器）芯径600um，长度30米，QD连接头，编码电缆（30m）及IG297编码器一用一备4DeviceNet接口Devicenet

slave卡5水冷机Riedelpc160.01-NZ-DIS（4kw）pc250.01-NZ-DIS（6kw）6激光内置空调7培训设备操作及维护8设备安装据项目集成安排而定bendingradius

>200mm激光安全防护系统全铝材质激光防护房，反光性好安全门正常关闭时，才允许出光通过检测机器人位置开关，限制出光区域不要通过安全门上的防护玻璃直视激光束！当安装的激光焊除尘系统处于不良状态时，致癌的气体和颗粒不能被有效排出，可能会通过呼吸系统进入到人体内!调试时请佩戴口罩！进入激光房操作步骤：1.按下“岛循环停止”按钮2.岛停止指示灯按钮点亮3.打开门销4.挂锁，进入激光房紧急情况下使用紧急停止按钮中断工位

的操作！机器人FANUC

R2000iB-125L钎焊焊接头Scansonic

ALO3①

耦合②

准直③

反射④

传输⑤

反射（半透半反）⑥

摄像头⑦

聚焦KS：力传感器TA：伸缩臂STRG：控制模块ALO3的光学路径图光纤耦合模块准直及自动聚焦模块3、6

-偏向的组件（90度）旋转中心轴SA冷却组件光学组件（可调）保护镜片组件气帘气帘过滤挡板焊丝引导模块伸缩臂TA摄像头模块控制模块连接块工具的定位17–快速夹紧18-碰撞开关调节器19-

防碰撞传感器功能一：自动对焦激光线束被被连接到活动臂TA处，始终保持工件表面的激光光斑大小不变。浮动范围：±5mm功能二：焊缝跟踪焊丝被保持在与焊接面垂直的位置上,

给SA附加一个力,使其跟踪y向的波动送丝机提供自动送丝预热焊丝同轴保护气体管理送丝速度铜硅焊丝SG-CuSi3Φ1.2113KG/桶剪丝装置焊丝及丝桶工艺控制柜在激光工位在机器人和其它不同设备之间做一个连接。PSA-FER018

E03PanelView700

plus登陆界面清除故障报警提示主界面返回上级菜单人机界面允许查看激光工位的设备状态及设置，所有报警信息；允许设置焊接工艺参数，以及部分固有设置；允许清楚故障信息；提供不同级别的权限。点击退出管理模式点击进入不可修改参数管理级别

允许修改参数注意！非焊接技术人员不允许在管理级别下查看工艺参数！存在3个服务和4个特定激活码：服务A:周期性的检测激光功率服务B:

没有对象服务C

：

没有对象激活码1：点燃激光二极管激活码2：

熄灭激光二极管激活码3：

焊丝的手动前进激活码4：

焊丝的手动后退存在三个类别的故障：类别1：ALARMES（AL）报警类别2：DEFAUTSIMMEDIATS（DI）立即故障类别3：DEFAUTS

DIFFERES（DD）延迟故障功率计模拟量输入：0－6Ｖ6Ｖ＝4000Ｊ例如：功率计上接受激光照射20ms4000瓦，功率计需释放80J或1.25V钎焊降级模式共光源两台机器人单独焊接需插拔光纤节