激光焊接技术PPT.pptx

激光焊接技术激光焊接技术姚春峰姚春峰啥叫激光？啥叫激光？激光的应用激光的应用n激光激光应用的领域，主要有工业、医激光激光应用的领域，主要有工业、医疗、商业、科研、信息和军事六个领域。疗、商业、科研、信息和军事六个领域。工业应用中，主要有材料加工和测量控工业应用中，主要有材料加工和测量控制；医疗应用，有治疗和诊断；商业应制；医疗应用，有治疗和诊断；商业应用。用。激光加工激光加工 之激光焊接技术之激光焊接技术n激光束高亮度、方向性好，单色性好，人们首激光束高亮度、方向性好，单色性好，人们首先想到的是它可以熔化金属、切割钢板，自然先想到的是它可以熔化金属、切割钢板，自然也就想到激光焊接。作为一种高能量密度的热也就想到激光焊接。作为一种高能量密度的热源，激光束由于其潜的优势，使其在焊接源，激光束由于其潜的优势，使其在焊接 领域领域得到了迅速的发展和应用，已逐渐成为传统焊得到了迅速的发展和应用，已逐渐成为传统焊接技术的补充和发展，对其工艺方法的深入研接技术的补充和发展，对其工艺方法的深入研究可为其在国内的应用建立良好的基础。由于究可为其在国内的应用建立良好的基础。由于激光束本身的特点，使之成为未来制造系统共激光束本身的特点，使之成为未来制造系统共同的加工手段。同的加工手段。（一）激光焊接原理以及特点（一）激光焊接原理以及特点n激光焊接原理根据激光焊时焊缝的形成激光焊接原理根据激光焊时焊缝的形成特点，可以把激光焊分为特点，可以把激光焊分为热导焊热导焊和和深熔深熔焊焊。前者使用激光功率低，熔池形成时。前者使用激光功率低，熔池形成时间长，且熔深浅，多用于小型零件的焊间长，且熔深浅，多用于小型零件的焊接；后者的功率密度高，激光辐射区金接；后者的功率密度高，激光辐射区金属熔化速度快，在金属熔化的同时伴有属熔化速度快，在金属熔化的同时伴有强烈的汽化，能获得熔深较大的焊缝，强烈的汽化，能获得熔深较大的焊缝，焊缝的深宽比比较大，可达焊缝的深宽比比较大，可达12:1.加工原理示意图加工原理示意图n示示意意图图小孔效应小孔效应n材料表面发生汽化而形成小孔，孔内金属蒸汽材料表面发生汽化而形成小孔，孔内金属蒸汽压力与四周液体的静力和表面张力形成动态平压力与四周液体的静力和表面张力形成动态平衡，激光可以通过孔中直射到孔底。这种现象衡，激光可以通过孔中直射到孔底。这种现象称为称为小孔效应小孔效应（Keyhole Effect）。小孔的作）。小孔的作用和黑体一样，能将射入的激光能量完全吸收，用和黑体一样，能将射入的激光能量完全吸收，使包围着这个孔腔的金属熔化。孔壁外液体的使包围着这个孔腔的金属熔化。孔壁外液体的流动和壁层的表面张力与孔腔内连续产生的蒸流动和壁层的表面张力与孔腔内连续产生的蒸汽压力相持并保持动态平衡。汽压力相持并保持动态平衡。小孔效应原理图小孔效应原理图吸收能量，熔化金属吸收能量，熔化金属（二）激光焊接优点（二）激光焊接优点n1.焦点光斑小，功率密度高，能焊接高熔点、高强度的合金材料。焦点光斑小，功率密度高，能焊接高熔点、高强度的合金材料。n2.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。且因不属于接触式式 焊接制程，机具的耗损及变形接可降至最低。焊接制程，机具的耗损及变形接可降至最低。n3.激光焊接自动化程度高，可以用计算机进行控制，焊接速度快，激光焊接自动化程度高，可以用计算机进行控制，焊接速度快，功效高，可进行任何复杂形状的焊接。功效高，可进行任何复杂形状的焊接。n4.激光焊接热影响区小，材料变形小，无需后续工序。激光焊接热影响区小，材料变形小，无需后续工序。n5.处理工件可放置在封闭的空间。处理工件可放置在封闭的空间。n5.激光焊接与电子束加工相比较，不需要严格的真空设备系统，激光焊接与电子束加工相比较，不需要严格的真空设备系统，操作方便，不受磁场所影响（电弧焊接及电子束焊接则容易），操作方便，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。能精确的对准焊件。n6.激光束易于导向、聚焦，实现各方向变换。生产效率高，加工激光束易于导向、聚焦，实现各方向变换。生产效率高，加工质量稳定可靠，经济效益和社会效益好。质量稳定可靠，经济效益和社会效益好。（三）激光焊接的分类（三）激光焊接的分类 n根据激光对工件的工作方式或激光束输根据激光对工件的工作方式或激光束输出方式不同，可以把激光焊接分为出方式不同，可以把激光焊接分为脉冲脉冲激光焊接激光焊接和和连续激光焊接连续激光焊接。根据实际作。根据实际作用在工件上的功率密度或激光焊接时焊用在工件上的功率密度或激光焊接时焊缝的形成特点，又可以把激光焊接分为缝的形成特点，又可以把激光焊接分为热传导焊接热传导焊接和和深熔焊接深熔焊接两类。两类。脉冲激光焊脉冲激光焊n脉冲激光焊加热脉冲激光焊加热斑点微小，每个斑点微小，每个激光脉冲在金属激光脉冲在金属上形成一个焊点，上形成一个焊点，要用于微型、精要用于微型、精密元件和微电子密元件和微电子元件的焊接。元件的焊接。热传导焊接热传导焊接 n激光辐射加热工件表面，表面热量通过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。光参数，使工件熔化，形成特定的熔池。其特点其特点加热速度快、焊点小、焊缝窄、加热速度快、焊点小、焊缝窄、热影响区小，因而变形小，精度高，质热影响区小，因而变形小，精度高，质量好量好。用于汽车飞机等有代表性的工业。用于汽车飞机等有代表性的工业制造部门中。制造部门中。热传导焊接接头形式热传导焊接接头形式n接接头头形形式式有有对对接接、搭搭接接、端端接接、角角接接等等。（四）激光焊国内外发展状况（四）激光焊国内外发展状况n20世纪世纪80年代中期，激光焊接作为新技术在年代中期，激光焊接作为新技术在欧洲、美国、日本欧洲、美国、日本得到了广泛的关注。得到了广泛的关注。1985年年德国蒂森钢铁公司德国蒂森钢铁公司与与德国大众汽车公司德国大众汽车公司合作，合作，在在Audi100车身上成功采用了全球第一块激光车身上成功采用了全球第一块激光拼焊板。拼焊板。90年代欧洲、北美、日本各大汽车生年代欧洲、北美、日本各大汽车生产厂开始在车身制造中大规模使用激光拼焊板产厂开始在车身制造中大规模使用激光拼焊板技术。目前，无论实验室还是汽车制造厂的实技术。目前，无论实验室还是汽车制造厂的实践经验，均证明了拼焊板可以成功地应用于汽践经验，均证明了拼焊板可以成功地应用于汽车车身的制造。车车身的制造。激光焊级的其他开发激光焊级的其他开发n随着工业激光产业的快速发展，市场对随着工业激光产业的快速发展，市场对激光加工技术的要求越来越高，激光技激光加工技术的要求越来越高，激光技术已从单一应用逐渐转向多元化应用，术已从单一应用逐渐转向多元化应用，激光加工方面不再是单一的切割或者焊激光加工方面不再是单一的切割或者焊接，市场对激光加工要求切割和焊接一接，市场对激光加工要求切割和焊接一体化的需求也越来越多，激光切割和激体化的需求也越来越多，激光切割和激光焊接的切焊一体化激光加工设备应运光焊接的切焊一体化激光加工设备应运而生。而生。激光焊板整体冲压激光焊板整体冲压 汽车激光焊点示意图汽车激光焊点示意图 世界上世界上NB的公司企业的公司企业n世界著名的激光焊接企业有瑞士世界著名的激光焊接企业有瑞士Soudonic公司、法国阿赛洛钢铁集团、公司、法国阿赛洛钢铁集团、德国蒂森克虏伯集团德国蒂森克虏伯集团TWB公司、加拿大公司、加拿大Servo-Robot公司、德国公司、德国Precitec公司公司等。等。崛起中的天朝崛起中的天朝n中国的激光拼焊板技术应用刚刚起步，中国的激光拼焊板技术应用刚刚起步，2002年年10月月25日，中国第一条激光拼日，中国第一条激光拼焊板专业化商业生产线正式投入运行，焊板专业化商业生产线正式投入运行，由武汉蒂森克虏伯中人激光拼焊从德国由武汉蒂森克虏伯中人激光拼焊从德国蒂森克虏伯集团蒂森克虏伯集团TWB公司引进。此后上公司引进。此后上海宝钢阿赛洛激光拼焊公司、一汽宝友海宝钢阿赛洛激光拼焊公司、一汽宝友激光拼焊有限公司等相继投产。激光拼焊有限公司等相继投产。崛起中的天朝崛起中的天朝n2003年年 由华工激光提供的国内首台大型带材由华工激光提供的国内首台大型带材在线式焊接成套设备通过离线验收。该设备集在线式焊接成套设备通过离线验收。该设备集激光切割、焊接和热处理于一身，激光切割、焊接和热处理于一身，使我国华工使我国华工激光成为世界上第四家能够生产此类设备的企激光成为世界上第四家能够生产此类设备的企业。业。2004年年 华工激光法利莱华工激光法利莱“高功率激光切高功率激光切割割,焊接及切焊组合加工技术与设备焊接及切焊组合加工技术与设备”项目获得项目获得国家科学技术进步二等奖国家科学技术进步二等奖,成为国内目前唯一具成为国内目前唯一具备该项技术与设备研制能力的激光企业。备该项技术与设备研制能力的激光企业。现实中的激光焊接设备现实中的激光焊接设备南方制造业比较发达南方制造业比较发达深圳金属激光焊接机深圳金属激光焊接机模具机械模具机械制造行业制造行业激光焊接激光焊接山寨山寨=Made In China这货不这货不是丰田是丰田Aygo山寨山寨=Made In ChinaTop Gear-18x02 Top Gear-18x02 Top Gear-18x02 Top Gear-18x02 Top Gear-18x02 Top Gear-18x02 Top Gear-18x02 我勒个去！我勒个去！小结小结n在中国，激光产业的未来发展方向，应在中国，激光产业的未来发展方向，应是实现激光产业与传统产业的紧密结合，是实现激光产业与传统产业的紧密结合，用先进的激光制造技术改造传统产业，用先进的激光制造技术改造传统产业，不仅提升着传统产业的发展，不仅提升着传统产业的发展，同时也借同时也借助传统产业的优势，助传统产业的优势，使自身取得广阔的使自身取得广阔的发展空间。发展空间。小结小结n 希望不久的将来中国能在激光焊接方希望不久的将来中国能在激光焊接方向站在世界的顶端，研究并生产出性能向站在世界的顶端，研究并生产出性能更优良的设备。只要别像中国的足球一更优良的设备。只要别像中国的足球一样让国民们心灰意冷就哦了。样让国民们心灰意冷就哦了。80、90后是科幻片的主人公后是科幻片的主人公n 科技发展飞速，也许以后的某一天，科技发展飞速，也许以后的某一天，现在科幻片里的发明创造就真的被实现现在科幻片里的发明创造就真的被实现了。身为总工程师的我们，应该把肩膀了。身为总工程师的我们，应该把肩膀练硬准备挑起富国强民的担子。练硬准备挑起富国强民的担子。n 也许真的有一天由你发明创造的东也许真的有一天由你发明创造的东西成为现在科幻片里面的给力设备。西成为现在科幻片里面的给力设备。革命尚未成功同志仍需努力革命尚未成功同志仍需努力学机制的同学机制的同学们辛苦了，学们辛苦了，少将很看好少将很看好你们哟你们哟同学们，求给力啊同学们，求给力啊好好学好好学习！习！未来靠你未来靠你们了！们了！