激光焊為什麼要控制焊縫高度

『壹』 車身激光焊接

車身激光焊接 激光焊接是利用高能量密度的激光束作為熱源的一種高效精密焊接方法。利用激光的高溫，將兩塊鋼板內的分子結構打亂，分子重新排列使得兩塊鋼板中的分子溶為一體。由於連續的激光焊接不需要像傳統點焊工藝那樣需要使用板材邊緣堆疊焊接，因此常被汽車廠家用於車頂與車身之間的焊接，具有美觀、隔音和密封性好的優點。

激光焊接只有焊縫達到足夠的長度時，抗拉強度才可以超過點焊，換句話說，由於激光焊接的抗拉強度受到了焊縫長度、熔寬等因素的影響，而點焊的抗拉強度也與焊點數量和間距等因素密切相關，因此單憑工藝名稱無法定論孰強孰弱。

如今激光焊接已經算不上什麼尖端科技了，而真正決定是否選用激光焊接工藝，恐怕還是取決於廠家在車身結構設計、生產線布局和更新等方面的考量。因為激光焊接作業的毒害性和危險性都非常高，需要專門獨立且封閉的作業區域，因此老廠房添置該設備將面臨較大的困難。

在車輛製造的過程中，車門部分、門檻梁部分，甚至是後備廂蓋部分都可能應用到激光焊接，因此可以看到，激光焊接並非高深的技術，它只是白車身製造工序中，常見的一種基材間相互連接的方式。 車身激光焊接 @2019

『貳』 激光焊接機的焊接深度是多少

激光焊接機的深度可以達到7mm，牢固度可以根據你的需要來達到的，想要更牢固就需要激光焊接機參數和焊接面調整好

『叄』 激光焊接原理

激光焊接原理是激光輻射加熱待加工表面，表面熱量通過熱傳導向內部擴散，通過控制激光脈沖的寬度、能量、峰功率和重復頻率等激光參數，使工件熔化，形成特定的熔池。

激光深熔焊接一般採用連續激光光束完成材料的連接，其冶金物理過程與電子束焊接極為相似，即能量轉換機制是通過「小孔」（Key-hole）結構來完成的。在足夠高的功率密度激光照射下，材料產生蒸發並形成小孔。

這個充滿蒸氣的小孔猶如一個黑體，幾乎吸收全部的入射光束能量，孔腔內平衡溫度達2500 0C左右，熱量從這個高溫孔腔外壁傳遞出來，使包圍著這個孔腔四周的金屬熔化。小孔內充滿在光束照射下壁體材料連續蒸發產生的高溫蒸汽，小孔四壁包圍著熔融金屬，液態金屬四周包圍著固體材料。

而在大多數常規焊接過程和激光傳導焊接中，能量首先沉積於工件表面，然後靠傳遞輸送到內部。孔壁外液體流動和壁層表面張力與孔腔內連續產生的蒸汽壓力相持並保持著動態平衡。

(3)激光焊為什麼要控制焊縫高度擴展閱讀

工藝參數：

(1)功率密度。 功率密度是激光加工中最關鍵的參數之一。採用較高的功率密度，在微秒時間范圍內，表層即可加熱至沸點，產生大量汽化。

因此，高功率密度對於材料去除加工，如打孔、切割、雕刻有利。對於較低功率密度，表層溫度達到沸點需要經歷數毫秒，在表層汽化前，底層達到熔點，易形成良好的熔融焊接。因此，在傳導型激光焊接中，功率密度在范圍在10^4~10^6W/CM^2。

(2)激光脈沖波形。 激光脈沖波形在激光焊接中是一個重要問題，尤其對於薄片焊接更為重要。當高強度激光束射至材料表面，金屬表面將會有60~98%的激光能量反射而損失掉，且反射率隨表面溫度變化。在一個激光脈沖作用期間內，金屬反射率的變化很大。

(3)激光脈沖寬度。 脈寬是脈沖激光焊接的重要參數之一，它既是區別於材料去除和材料熔化的重要參數，也是決定加工設備造價及體積的關鍵參數。

『肆』 激光焊接技術的基本信息

激發電子或分子使其在轉換成能量的過程中產生集中且相位相同的光束，Laser來自Light Amplification by Stimulated Emission Radiation的第一個字母所組成。
由光學震盪器及放在震盪器空穴兩端鏡間的介質所組成。介質受到激發至高能量狀態時，開始產生同相位光波且在兩端鏡間來回反射，形成光電的串結效應，將光波放大，並獲得足夠能量而開始發射出激光。 激光亦可解釋成將電能、化學能、熱能、光能或核能等原始能源轉換成某些特定光頻（紫外光、可見光或紅外光的電磁輻射束的一種設備。轉換形態在某些固態、液態或氣態介質中很容易進行。當這些介質以原子或分子形態被激發，便產生相位幾乎相同且近乎單一波長的光束-----激光。由於具同相位及單一波長，差異角均非常小，在被高度集中以提供焊接、切割及熱處理等功能前可傳送的距離相當長。
世界上的第一個激光束於1960年利用閃光燈泡激發紅寶石晶粒 所產生，因受限於晶體的熱容量，只能產生很短暫的脈沖光束且頻率很低。雖然瞬間脈沖峰值能量可高達10^6瓦，但仍屬於低能量輸出。 使用釹（ND）為激發元素的釔鋁石榴石晶棒（Nd:YAG）可產生1---8KW的連續單一波長光束。YAG激光，波長為1.06uM，可以通過柔性光纖連接到激光加工頭，設備布局靈活，適用焊接厚度0.5-6mm。 使用CO2為激發物的CO2激光（波長10.6uM），輸出能量可達25KW，可做出2mm板厚單道全滲透焊接，工業界已廣泛用於金屬的加工上。
早期的激光焊接研究實驗大多數是利用紅寶石脈沖激光器，當時雖然能夠獲得較高的脈沖能量，但是這些激光器的平均輸出功率相當低，這主要是由激光器很低的工作效率和發光物質的受激性所決定的。激光焊接主要使用CO2激光器和YAG激光器，YAG激光器由於具有較高的平均功率，在它出現之後就成為激光點焊和激光縫焊的優選設備。激光焊接與電子束焊接的顯著區別在於激光輻射不能產生穿孔焊接方式。而實際上，當激光脈沖能量密度達到10的6次方W/CM2時，就會在被焊接金屬材料焊接界面上形成焊孔，小孔的形成條件得到滿足，從而就可以利用激光束進行深熔焊接。
在20世紀70年代以前，由於高功率連續波形激光器尚未開發出來，所以研究重點集中在脈沖激光焊接上。早期的激光焊接研究實驗大多數是利用紅寶石脈沖激光器。YAG激光器的焊接過程是通過焊點搭接而進行的，直到1KW以上的連續功率波形激光器誕生以後，具有真正意義的激光縫焊才得以實現。
隨著千瓦級連續CO2激光器焊接試驗的成功，激光焊接技術在20世紀70年代初取得突破性進展。在大厚度不銹鋼試件上進行CO2激光焊接，形成了穿透熔深的焊縫，從而清楚的標明了小孔的形成，而且激光焊接產生的深熔焊縫與電子束焊接相似。這些利用CO2激光器進行金屬焊接的早期工作證明了高功率連續激光焊接的巨大潛能。在航空工業以及其他許多應用中，激光焊接能夠實現很多類型材料的連接，而且激光焊接通常具有許多其他熔焊工藝無法比擬的優越性，尤其是激光焊接能夠連接航空與汽車工業中比較難焊的薄板合金材料，如鋁合金等，並且構件的變形小，接頭質量高。激光加工另一項具有吸引力的應用方面是利用了激光能夠實現局部小范圍加熱特性，激光所具有的這種熱點使其非常適合於印刷電路板一類的電子器件的焊接，激光能在電子器件上非常小的區域內產生很高的平均溫度，而接頭以外的區域則基本不受影響。
屬於熔融焊接，以激光束為能源，沖擊在焊件接頭上。 激光束可由平面光學元件（如鏡子）導引，隨後再以反射聚焦元件或鏡片將光束投射在焊縫上。 激光焊接屬非接觸式焊接，作業過程不需加壓，但需使用惰性氣體以防熔池氧化，填料金屬偶有使用。 激光焊可以與MIG焊組成激光MIG復合焊，實現大熔深焊接，同時熱輸入量比MIG焊大為減小。

『伍』 影響激光焊接性能的因素有哪些

影響激光焊接質量的因素有哪些：

一、焊接工藝參數

影響激光焊接質量的焊接工藝參數主要包含：激光功率 焊接速度、
透鏡焦距,聚焦位置,保護氣體等。激光功率和焊接速度是影響焊接質量的最主要參數,焊接厚度取決於激光功率,約為功率(KW)的0.7次方,通常功率增大,焊接深度增加;速度增加,熔深變淺,焊縫和熱影響區變窄,生產率增高。

二、焊接工裝夾具

在激光焊接的過程當中,焊接工裝夾具主要是將焊接工件准確定位和可靠夾緊,便於焊接工件進行裝配和焊接,保證焊接結構精度,有效的防止和減輕焊接熱變形。

三、焊接的設備

金密激光焊接機通常由激光器、導光和聚焦系統組成.這些系統對於激光焊接的質量而言都是有一定影響的。用於焊接的激光器主要有脈沖激光器和連續激光器,最重要的性能是輸出功率和光束質量.焊接對激光器的質量要求最主要的是光束模式和輸出功率的穩定性.光束模式階數越低,光束的聚焦性能越好,光斑越小,相同激光功率下激光功率密度越高,焊接深寬比越大.激光器的輸出功率穩定性越好,焊接一致性就越好。

而導光和聚焦系統主要由光纖,準直(擴束)鏡、反射鏡和聚焦鏡組成,實現傳輸光束和聚焦的功能.這些光學零件,在大功率激光作用下,性能可能會劣化使透過率下降,產生熱透鏡效應(透鏡受熱膨脹焦距發生變化)。如有表面污染,則會增加傳輸損耗甚至可能導致光學零件的損壞,所以光學零件的質量,維護和工作狀態監測對保證焊接質量至關重要。

四、工件狀態

金密激光焊接工件的加工精度、裝配精度以及清潔程度因為激光光斑小,焊縫窄,一般不加填充金屬,如裝配不嚴間隙過大,光束會穿過間隙不能熔化母材,或者引起明顯的咬邊,凹陷.所以一股板材對接裝配間隙和光斑對縫偏差均不應大於0.1mm,錯邊不應大於0.2mm.當然對焊接質量要求更高的工件,其焊接工件的加工精度及裝配精度也更高,尤其是焊接前的人工裝配,要保證焊接位置的高低差,裝配間隙和加工件的清潔程度。

而材料的均勻性是指物質的一種或幾種特性具有同組分或相同結構的狀態材料的均勻性直接影響到材料的有效使用。影響材料均勻性的因素有合金成分的分布、材料厚度等,合金元素的種類和含量本身就對焊接質量存在影響,其分布的均勻性直接影響到焊縫的一致性。例如鋁合金材料焊接時,合金元素的分布不均勻,或者內部存在雜質的含量不同,容易出現焊接缺陷:炸孔、
咬邊及凹陷。

結合以上幾點來分析,要在高速連續的激光焊接過程中,並在合遁的范圍內,保證焊接質量,如焊縫成形的可靠性和穩定性,確保焊接質量,一方面需採用光束質量和激光輸出功率穩定性好的激光器和採用高質量、高穩定性的光學元件組成其導光聚焦系統,並經常維護,防止污染,保持清潔,並適當對工件進行預處理;另一方面要確保工件的加工精度和裝配精度,並且針對不同的加工材料分別設定不同的激光加工參數,選擇合適的激光功率,焊接速度、激光波形,離焦星和保護氣體,根據不同焊接效果優化加工參數,提高激光焊接質星的可隼性和穩定性。

『陸』 激光焊接是什麼原理

激光輻射加熱待加工表面，表面熱量通過熱傳導向內部擴散，通過控制激光脈沖的寬度、能量、峰功率和重復頻率等激光參數，使工件熔化，形成特定的熔池。激光焊接屬於熔融焊接，以激光束為能源，沖擊在焊件接頭上。

『柒』 激光焊字機的焊接質量參數

影響激光焊接機焊接質量的參數包括：激光脈沖的能量、激光束光斑直徑、激光脈沖的頻率、激光的脈寬、激光的脈沖波形、被焊材料的相對光吸收率、焊接速度、保護氣體等。 對於採用脈沖激光進行焊接的加工，激光脈沖波形在脈沖激光焊接中是一個重要的問題。當高強度的激光入射至材料的表面時，金屬表面會將60%~98%的激光能量反射掉，且反射率隨表面溫度變化。因此，不同的金屬對於激光的反射率和激光的利用率都不一樣，要進行有效的焊接就必須輸入不同波形的激光，這樣焊縫處的金屬組織才能在最佳的方式結晶，形成與基體金屬一致的組織，才能形成高質量的焊縫。國內一般的機器都採用廉價的單波形激光電源，因此，其焊接的柔性較低，難以適應多種金屬字的焊接，並且由於設備細節做不好經常要進行返工，大大浪費了焊接材料的時間，並可能造成產品的報廢。不同的金屬材料表面對激光的反射和吸收程度差別很大，而同一束激光對不同的金屬會產生不同的焊接效果，並影響其熔深、焊接速度、結晶速度和硬度，因此單一的矩形波焊接並不能解決不同的廣告字金屬焊接的要求。焊接廣告金屬字必須具有良好激光焊接控制系統，高度柔性化，能根據不同的應用場合而調整波形，使焊縫的金屬組織與基體金屬一致，大部分廣告金屬字焊縫硬度達到HRC50-HRC58，才能真正達到無損焊接，才能提高了產品的質量。

『捌』 影響激光焊接質量的原因是什麼

影響激光焊接質量的因素很多．其中一些極易波動，具有相當的不穩定性。如何正確設定和控制這些參數，使其在高速連續的激光焊接過程中控制在合適的范圍內，以保證焊接質量首先是焊縫成形的可靠性和穩定性，是關繫到激光焊接技術實用化、產業化的重要問題。 以板材對接單面焊雙面成形工藝為例，影響激光焊接質量的主要因素分焊接設備，工件狀況和工藝參數三方面，如圖11所示。
圖11 影響激光焊接質量的主要因素 1 焊接設備
對激光器的質量要求最主要的是光束模式和輸出功率及其穩定性。光束模式是光束質量的主要指標，光束模式階數越低，光束聚焦性能越好，光斑越小，相同激光功率下功率密度越高，焊縫深寬越大。一般要求基模（TEM00）或低階模，否則難以滿足高質量激光焊接的要求。雖然目前國產激光器在光束質量和功率輸出穩定性方面用於激光焊接還有一定困難。但從國外情況來看，激光器的光束質量和輸出功率穩定性已相當高，不會成為激光焊接的問題。
光學系統中影響焊接質量最大的因素是聚焦鏡，所用焦距一般在127mm（5in）到200mm（7.9in）之間，焦距小對減小聚焦光束腰斑直徑有好處，但過小容易在焊接過程中受污染和飛濺損傷。 2.工件狀況
激光焊接要求對工件的邊緣進行加工，裝配有很高的精度，光斑與焊縫嚴格對中，而且工件原始裝配精度和光斑對中情況在焊接過程中不能因焊接熱變形而變化。這是因為激光光斑小，焊縫窄，一般不加填充金屬，如裝配不嚴間隙過大，光束能穿過間隙不能熔化母材，或者引起明顯的咬邊、凹陷，如光斑對縫的偏差稍大就有可能造成未熔合或未焊透。所以，一般板材對接裝配間隙和光斑對縫偏差均不應大於0.1mm，錯邊不應大於0.2mm。當焊縫較長時，焊前的准備難度很大，普通剪床F料一般不能滿足要求．必須經過機械加工或用高精度剪床剪切，還必須根據具體工件情況設計合適的精密胎夾具。實際生產中，有時因不能滿足這些要求，而無法採用激光焊接技術。 3.焊接參數
（1）對激光焊接模式和焊縫成形穩定件的影響焊接參數中最主要的是激光光斑的功率密度，它對焊接模式和焊縫成形穩定性影響如下：隨激光光斑功率密度由小變大依次為穩定熱導焊、模式不穩定焊和穩定深熔焊[1][2]，其產生條件和焊縫成形特徵如表2所示。 表2 三種激光焊接過程的基本特徵
焊接過程 穩定熱導焊（HCW） 模式不穩定焊（UMW） 穩定深熔焊（DPW） 產生條件 低功率密度 功率密度介於HCW和DPW之間 高功率密度 焊接模式 熱導焊 熱導焊和深熔焊隨機出現 深熔焊
小孔特點 不形成小孔 小孔間斷性地產生和消失 小孔穩定存在
等離子體特點 不產生等離子體 等離子體間斷性地產生和消失 穩定的等離子體 焊縫成形特徵 熔深和熔寬均很小的近半圓形焊縫 焊縫成形極不狗寶，熔深和熔寬在大小兩給跳變 熔深較大的指狀焊縫
激光光斑的功率密度，在光束模式和聚焦鏡焦距一定的情況下，主要由激光功率和光束焦
點位置決定。激光功率密度與激光功率成正比。而焦點位置的影響則存在一個最佳值；當光束焦點處於工件表面下某一位置（1～2mm范圍內，依板厚和參數而異）時，即可獲得最理想的焊縫。偏離這個最佳焦點位置，工件表面光斑即變大，引起功率密度變小，到一定范圍，就會引起焊接過程形式的變化。
焊接速度對焊接過程形式和穩定件的影響不如激光功率和焦點位置那樣顯著，只有焊接速度太大時，由於熱輸入過小而出現無法維持穩定深熔焊過程的情況。
實際焊接時，應根據焊件對熔深的要求選擇穩定深熔焊或穩定熱導焊，而要絕對避免模式不穩定焊。
（2）在深熔焊范圍內，焊接參數對熔深的影響1][3] 在穩定深熔焊范圍內，激光功率越高，熔深越大，約為0.7次方的關系；而焊接速變越高，熔深越淺。在一定激光功率和焊接速度條件下焦點處於最佳位置時熔深最大，偏離這個位置，熔深則下降，甚至變為模式不穩定焊接或穩定熱導焊。
（3）保護氣體的影響 保護氣體通常採用氬氣或氦氣．它們產生等離子體的傾向顯著 不同：氦氣因其電離電體高，導熱快．在同樣條件下，比氬氣產生等離子體的傾向小，因而可獲得更大的熔深。
在一定范圍內，隨著保護氣體流量的增加，抑制等離子體的傾向增大，因而熔深增加，但增至一定范圍即趨於平穩。
（4）各參數的可監控性分析在四種焊接參數中，焊接速度和保護氣體流量屬於容易監控和保持穩定的參數，而激光功率和焦點位置則是焊接過程中可能發生波動而難於監控的參數。
雖然從激光器輸出的激光功率穩定性很高且容易監控，但由於有導光和聚焦系統的損耗，到達工件的激光功率會發生變化，而這種損耗與光學工件的質量、使用時間及表面污染情況有關，故不易監測，成為焊接質量的不確定因素。

『玖』 激光焊接車身

激光焊接是採用高能量密度的激光為熱源照射在材料連接處，使得分離的材料吸收激光能量後迅速發生熔化乃至汽化並共同形成熔池，在隨後的冷卻過程一起凝固從而連接在一起。激光焊接用的高功率激光常見的有兩種：CO2激光和固體/光纖激光，前者的波長為10.6μm，或者的波長為1.06/1.07μm，都在紅外波段，肉眼是看不見的。
激光焊接車身名詞解釋
普通的焊接原理其實就是將金屬液化，然後冷卻後溶為一起。汽車的車身是由上下左右四塊鋼板焊接而成的，普通的焊接都是點焊，通過一個一個得焊點把鋼板連接到一起。

而激光焊接則是物理原理利用激光的高溫，將兩塊鋼板內的分子結構打亂，分子重新排列使得兩塊鋼板中的分子溶為一體。實際操作是採用偏光鏡反射激光產生的光束，使其集中在聚焦裝置產生巨大能量的光束。激光束在聚焦點上的直徑為0.2-0.6毫米范圍內，可得到超過106-108瓦/平方厘米的光強，焦點接近工件，工件表面達到熔化結合的物理變化。

所以激光焊接是把兩塊鋼板變成了一塊鋼板，因此相比普通焊接來說，擁有更高的強度。
激光焊接車身特點
激光焊接技術有哪些優點？

激光焊接主要有加熱范圍集中且精確可控、焊接變形小、焊接速度快等特點。激光焊接和常見的電弧焊對比，激光光斑直徑可以精確控制，通常照射在材料表面的光斑直徑在0.2-0.6mm的范圍內，且越靠近光斑中心的位置能量越高（能量從中心到邊緣呈指數衰減，即高斯分布），激光焊的焊縫寬度可以控制在2mm以下。而電弧焊的電弧寬度無法精確控制且遠遠大於激光光斑直徑，電弧焊的焊縫寬度也遠遠大於激光焊，通常在6mm以上。由於激光焊接的能量很集中，從而熔化的材料少，需要的總熱量小，因此焊接變形小，焊接速度快。

激光焊接與電阻點焊相比，強度如何？激光焊接的接頭是一條細長的連續的直線，而電阻點焊的接頭則是一排略微下凹的離散的圓點。如果說激光焊的接頭像拉鏈一樣把衣服的兩襟連在一起，那電阻點焊的接頭就像是扣衣服的扣子。激光焊的焊縫金屬是經過快速凝固獲得的，其晶粒（金屬的基本組成單元，可以理解為金屬的細胞）更加細小，有利於提高焊縫金屬的強度，因此激光焊焊縫金屬的強度要比電阻點焊焊縫金屬的強度高一點。同時不要忘了，電阻點焊的接頭是一串離散的點，剛才拿焊上的部分去和激光焊比都已經比不過了，而那些沒焊上的地方還要「拖後腿」，那平均下來電阻點焊就更加比不過激光焊了。因此，對於相同長度的焊接接頭而言，激光焊的強度要高於電阻點焊。

激光焊接頭

電阻點焊接頭

激光焊接車身是否更安全？
電阻點焊接頭的強度雖然比不過激光焊，但是還是要比金屬母材高的，整體焊接車體的最薄弱環節在於母材上的焊接熱影響區。也就是說金屬母材是最弱環節，因此一旦車身受到強烈的外力時，絕大多數情況下都是金屬母材發生破壞，而不是焊接接頭。正是由於金屬母材這塊短板的存在，使得激光焊接的車身和電阻點焊的車身對外表現出來的強度幾乎沒有區別。因此激光焊接車身在受到外力的影響時並不會比電阻點焊車身更安全。 激光焊接車身名詞解釋 激光焊接車身特點 激光焊接車身是否更安全？ @2019

『拾』 激光焊接機工作原理

激光焊接是利用高能量的激光脈沖對材料進行微小區域內的局部加熱，激光輻射的能量通過熱傳導向材料的內部擴散，將材 料熔化後形成特定熔池。