激光焊接波長多少

❶ 激光焊接怎樣選擇正確的激光器

在選擇激光焊接光源的時候要充分考慮焊接材料、接頭幾何形狀、速度等因素。

隨著激光焊接在製造業中的廣泛應用，如何正確選擇激光源是製造商需要面臨的一個現實問題。目前市場上可選擇的激光源有光纖、脈沖Nd:YAG、二極體、碟片還有CO2激光源（CW Nd:YAG激光源基本上已經被光纖和碟式激光器取代了，因此本文沒有述及）。選擇那一種激光源要充分考慮到各種因素，如焊接的材料、接頭幾何形狀、焊接速度、形位公差、系統集成要求等，當然還要考慮預算。每一種激光源都有其特性，可以滿足不同的焊接要求，當然在某些情況下也有可替代性。
◆ CO2激光器 CO2氣體激光器，波長為10604nm，功率1~20千瓦，是一種非常成熟的激光器，而且是自上個世紀八十年以來一直是大功率加工的最主要激光源。
◆ 光纖激光器 這種高效的二極體泵浦激光器其實是一種小芯徑硅基光纖。激光源出現在光纖內，因此不用進行校正，而且將小芯徑光纖映射到聚焦鏡上時，焦點尺寸最小可以達到10微米。這種緊湊型的激光器通常以兩種配置出現：低功率焊接（小於300W）的單一模式；以及用於大功率焊接的多模式。
◆ 二極體激光器 單發光面器件功率的提高，新冷卻通道技術的出現，加上可以將光束聚焦為直徑小於1000微米光纖的微光學元件技術的發展，都推進了二極體作為焊接激光器的出現。
◆ 碟式激光器 扁平的Yd:YAG晶體薄盤置於CW激光器的中心——碟式激光器這種設計是為了避免出現棒狀激光器的固有問題，而採用了0.01in厚的圓盤，另一面用冷卻裝置支撐。採用這種設計進行冷卻可以使激光器功率達到10kW，同時可以保證光束質量。
◆ 脈沖Nd:YAG激光器 這種激光器採用單一的Nd:YAG激光棒，通過閃光燈激勵產生焊接所使用的高峰值和低平均功率。比如，一個相對較低的功率，35W平均功率可以產生6kW的高峰值功率。這種高峰值功率和窄脈寬的結合不僅保證了材料焊接的質量，還為能量輸入提供了有效的控制。 按熔深大小選擇激光器
激光器的選擇按照熔深大小可分為：小於0.01in、0.01~0.03in和大於0.03in。一般來說，可以選擇多個激光源來完成焊接，但是出於對性能和預算的考慮，往往只能選擇一到兩個光源。當然，最後的決定可能還會受其他很多因素影響，比如樣品質量、地理因素、售後服務、系統集成商的偏好等，當然可能還會受人緣關系影響。 ◆ 小於0.01in焊縫熔深
主要採用脈沖Nd:YAG激光器，其次是光纖激光器。在考慮部件裝配、接頭形狀、材料和鍍層等情況下，需要對整個焊接過程有更好的控制，脈沖Nd:YAG激光器則是最佳的選擇。採用高峰值功率可以產生光點尺寸大於1000微米的焊接光束，在選擇焊點尺寸時具有較大的靈活性，從而使焊接本身的工藝窗口最大化，同時保證在生產環境中必要的容差。
光纖激光器是該分類中唯一一種連續波激光，因為光纖激光器可以使光束聚焦後的光點尺寸小於25微米，這樣就可以獲得焊接所需要的高功率密度。為了保證在微加工領域的價格競爭力，光纖激光器功率一般不超過200W，這樣也就限制了其最大的光點尺寸，無法提供足夠的功率密度，一般焊點尺寸不超過75微米。這是光纖激光器一個最大的限制，這樣在實際生產中，按配合公差和疊加公差來調節接頭/部件時，往往無法保證±15毫米的誤差范圍。
光纖激光器主要用於為了保證穩定性對焊點要求很高的厚度較薄材料的搭焊中。光纖激光器採用焦距為150mm的鏡頭可以產生直徑小於25微米的光點，這樣給加工帶來了足夠的操作空間。光纖激光器採用搭焊焊接可以以較高的速度獲得熔深達到0.01in甚至高於0.01in的焊縫；200W單模式光纖激光器在高達50in/s速度下可以獲得0.004in的熔深。
相比較來說，脈沖Nd:YAG激光器除了薄箔片焊接外在這個區間可以滿足所有的應用。該激光器的光點尺寸、脈沖寬度以及峰值功率范圍都較大，因此在經過調節和優化後幾乎可以滿足各種焊接需求。 ◆ 0.01~0.03in焊縫熔深
上面所說的脈沖Nd:YAG激光器和光纖激光器的應用分類在這里依然有效，但是范圍較窄。脈沖Nd:YAG激光器用於大多數的點焊加工，而採用約500W功率且光點直徑為0.01微米的光纖激光器可以用於低容差的對接焊和角焊中。脈沖Nd:YAG激光器的性價比相對較高，500W和25W功率的激光器可以在不同焊接速度下帶來不同的焊縫熔深；峰值功率可以保證熔深性能而平均功率可以保證縫焊的焊接速度。
功率在500~800W之間的二極體激光器可以焊接容差較大的部件，速度一般要比光纖和碟式激光器慢，但是較大的容差可以彌補這一不足。 ◆ 焊縫熔深大於0.03in
所有的激光器都適用於此范圍。脈沖Nd:YAG激光器可以達到的熔深約為0.05in，而其他類型的激光器可以達到0.25in，有些甚至超過0.5in。一般來說，該范圍內脈沖Nd:YAG激光器所適用的焊接部件都比較小，如採用縫焊的壓力感測器等元件。除此之外，在速度和熔深方面，汽車行業基本涵蓋了幾乎所有的應用范圍，光纖、CO2、碟式和二極體激光器都可以選擇使用。
尋求平衡
這些激光源最主要的區別是光束質量、亮度和波長。光束質量指的是激光的可聚焦性，亮度指被聚焦光束內的功率密度。舉例來說，CO2激光器和光纖激光器的光束質量差不多，這樣如果其他參數都一樣的話，它們可以聚焦成為直徑相同的光點。光纖激光源的波長是CO2光源波長的十分之一，因此光纖激光源可以產生的光點直徑就是CO2光源的十分之一；而光纖激光源的光束質量和亮度則更好。
在激光焊接中，熔深和速度是與光束質量和亮度成正比的，而焊接穩定性和容差與光束質量和亮度卻沒有那麼直接的關系。因此，焊接性能和質量以及工藝窗口的寬度之間必須尋求一種平衡。需要知道的是，為了滿足實際需求，可以將光束的質量調低，但是無法將較差的光束變好。

在0.25in熔深時，以上幾種激光器的焊接速度非常接近；光纖和碟式要比CO2速度快，而二極體要慢於CO2。採用較高功率激光器進行焊接通常需要兩班倒的方式，這意味著選擇哪一種激光器還與采購激光器的成本有關。雖然CO2激光器擁有大量的用戶，而且他們對這種技術也非常熟悉，不過與光纖、碟式和二極體激光器相比，CO2激光器單次焊接的成本要高很多。
激光焊接在熔深需求超過0.25in的焊接應用中與等離子和弧焊相比要更有優勢，可以大大減少熱變形。熱變形的減少可以維持部件的幾何形狀，這樣就不必再對部件幾何外形進行重新處理。部件配合在這種厚度下可能會帶來問題，可以採用填絲或將激光焊與等離子焊及弧焊相結合的工藝流程。 結論
激光焊接的激光源有很多種，每一種都有其特性，適用於不同的需求。用戶要充分了解哪一種激光源最能滿足他們的焊接需求，這點非常重要。如果需要焊接系統的話，最好的辦法就是與系統供應商合作，他們可以決定最佳的激光器。
此外，還可以與不同的激光器製造商接觸，將焊接樣品寄給他們，通過這種途徑來決定最佳的解決方案。在選擇激光器的時候，記住焊接需要在熔深、速度、穩定性、生產部件容納性以及容差方面做到均衡。
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❷ 激光焊接的發展過程

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。
20世紀80年代中期，激光焊接作為新技術在歐洲、美國、日本得到了廣泛的關注。1985年德國蒂森鋼鐵公司與德國大眾汽車公司合作，在Audi100車身上成功採用了全球第一塊激光拼焊板。90年代歐洲、北美、日本各大汽車生產廠開始在車身製造中大規模使用激光拼焊板技術。無論實驗室還是汽車製造廠的實踐經驗，均證明了拼焊板可以成功地應用於汽車車身的製造。
激光拼焊是採用激光能源，將若干不同材質、不同厚度、不同塗層的鋼材、不銹鋼材、鋁合金材等進行自動拼合和焊接而形成一塊整體板材、型材、夾芯板等，以滿足零部件對材料性能的不同要求，用最輕的重量、最優結構和最佳性能實現裝備輕量化。在歐美等發達國家，激光拼焊不僅在交通運輸裝備製造業中被使用，還在建築業、橋梁、家電板材焊接生產、軋鋼線鋼板焊接（連續軋制中的鋼板連接）等領域中被大量使用。
世界著名的激光焊接企業有瑞士Soudonic公司、法國阿賽洛鋼鐵集團、德國蒂森克虜伯集團TWB公司、加拿大Servo-Robot公司、德國Precitec公司等。
中國的激光拼焊板技術應用剛剛起步，2002年10月25日，中國第一條激光拼焊板專業化商業生產線正式投入運行，由武漢蒂森克虜伯中人激光拼焊從德國蒂森克虜伯集團TWB公司引進。此後上海寶鋼阿賽洛激光拼焊公司、一汽寶友激光拼焊有限公司等相繼投產。
2003年，國外實現了A318鋁合金下壁板結構雙光束C02激光填絲焊和YAG激光填絲焊，它代替傳統鉚結構減輕了飛機機身重量的20%，同時也節約了20%的成本。鞏水利認定激光焊接技術將對我國傳統航空製造業改造升級產生重大意義。隨後他立即申請多項相關預研課題，組織攻關團隊，在國內率先將「雙光束激光焊接」技術引入到課題研究中，並且從一開始就醞釀要將這項技術用到飛機製造中。中國專家團隊向某飛機設計所交底初步技術，向他們推介雙光束激光焊接的優越性和可行性。該設計所經多方考證和評估，毅然決定將該技術用於某飛機帶筋壁板的製造，實現了最初要把「雙光束激光焊接」技術應用到飛機製造的目標，突破了輕質合金激光焊接填絲精度控制等關鍵技術，集成創新研製了雙光束激光填絲復合焊接裝置，建立了國內首個大功率雙光束激光填絲焊接平台，實現了大型薄壁結構T型接頭雙光束雙側同步焊接，並首次成功應用於航空帶筋壁板關鍵結構件的焊接製造中，在我國新型飛機研製中發揮了重要作用。
2003年 由華工激光提供的國內首台大型帶材在線式焊接成套設備通過離線驗收。該設備集激光切割、焊接和熱處理於一身，使我國華工激光成為世界上第四家能夠生產此類設備的企業。
2004年 華工激光法利萊「高功率激光切割,焊接及切焊組合加工技術與設備」項目獲得國家科學技術進步二等獎,成為國內唯一具備該項技術與設備研製能力的激光企業。
隨著工業激光產業的快速發展，市場對激光加工技術的要求越來越高，激光技術已從單一應用逐漸轉向多元化應用，激光加工方面不再是單一的切割或者焊接，市場對激光加工要求切割和焊接一體化的需求也越來越多，激光切割和激光焊接的切焊一體化激光加工設備應運而生。
華工激光法利萊研究開發Walc9030切焊一體機，9×3米超大幅面，是目前世界最大幅面的激光切焊一體化設備。Walc9030是集成了激光切割與激光焊接功能於一體的大幅面切焊設備，設備具有專業的切割頭和焊接頭，兩個加工頭共用一個橫梁，用數控技術保證其不會互相干涉，設備能夠完成同時需要切割與焊接兩道工序。先切後焊，先焊後切，激光切割、焊接輕松進行切換，一台設備，兩種功能，而不用另外添置新的設備，為應用廠家節約了設備成本，提高了加工效率和加工范圍，而且由於切焊一體，加工精度得到了完全的保障，設備性能高效穩定。 此外，它攻克了超大板材拼焊過程中板材易產生熱變形和如何保持超長飛行光路穩定實現的難關，可以將兩塊長6米寬1.5米的平面板材一次性焊接完成，焊後表面光滑平整，無需其他後續加工。同時可以切割寬3米長度6米以上的20mm以下的板材，一次成型，無需二次位。
中科院沈陽自動化研究所與日本石川島播磨重工株式會社進行國際合作，遵循國家引進消化後再創新的科技發展戰略，攻克激光拼焊若干個關鍵技術，於2006年9月開發出國內第一套激光拼焊成套生產線，並成功開發了機器人激光焊接系統，實現了平面和空間曲線的激光焊接。
2013年10月，中國焊接專家獲得了焊接領域最高學術獎--布魯克獎。英國焊接研究所(TWI)每年從來自120多個國家的4000餘會員單位中推薦提名，最終將該獎項授予一位專家，以表彰其在焊接或連接科學技術與工業應用領域做出的卓越貢獻。這次獲獎不僅是對鞏水利及其團隊的認可，也是對中航工業推動材料連接技術進步的肯定。

❸ 激光焊接技術簡介

激光焊接技術屬於熔融焊接，以激光束為能源，沖擊在焊件接頭上。

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。

❹ CO2激光器的光波長是多少

9.2-10.8μm。

CO2激光器是一種分子激光，主要的物質是二氧化碳分子。與其它氣體激光器一樣，CO2激光器工作原理其受激發射過程也較復雜。根據分子振動理論，CO₂有三種不同的振動方式：

1、二個氧原子沿分子軸，向相反方向振動，即兩個氧在振動中同時達到振動的最大值和平衡值，而此時分子中的碳原子靜止不動，因而其振動被叫做對稱振動。

2、兩個氧原子在垂直於分子軸的方向振動，且振動方向相同，而碳原子則向相反的方向垂直於分子軸振動。由於三個原子的振動是同步的，又稱為變形振動。

3、三個原子沿對稱軸振動，其中碳原子的振動方向與兩個氧原子相反，又叫反對稱振動。在這三種不同的振動方式中，確定了有不同組別的能級。

(4)激光焊接波長多少擴展閱讀：

CO2激光器具有體積大、結構復雜、維護困難，金屬對10.6μm波長的激光不能夠很好的吸收，不能採用光纖傳輸激光以及焊接時光致等離子體嚴重等缺點。

CO2激光器取向激光功率提高的方向發展，但當激光功率達到一定要求後，激光器的光束質量受到重視，激光器的發展隨之轉移到提高光束質量上。

接近衍射極限的擴散冷卻板條式CO2激光器具有較好的光束質量，一經推出就得到了廣泛的應用，尤其是在激光切割領域，受到眾多企業的喜愛。

❺ 什麼是激光拼焊技術

激光拼焊板已廣泛應用於汽車製造業，採用激光拼焊板工藝不僅能夠降低整車的製造成本、物流成本、整車重量、裝配公差、油耗和廢品率，而且可以減少外圍加強件數量，簡化裝配步驟，同時使車輛的碰撞能力、沖壓成型率和抗腐能力提高。此外，由於避免使用密封膠，也使其更具有環保性。

在汽車工業中，焊接是一個關鍵環節，採用恰當的焊接方式具有可以提高車身抗碰撞能力，降低車身的重量、造車成本和油耗以及簡化總裝工序等優勢。電阻栓焊是當今最普遍的焊接方式之一，但是專家預言在未來的5～10年中這種方式將被淘汰，而金屬填充保護氣焊也將失去其以往的重要性，與之相反，激光焊接成為熱門話題。對於已被使用數年的傳統焊接工藝來說，很難再對其工藝過程、焊接速度和質量進行改進；但對於激光拼焊來說，卻有著極大的提升空間。

激光焊接

1、過程及必要設施
激光(產生於被刺激的輻射放射物的光的放大作用)是一種特殊性質的光，單色並且連貫，因此可以將光集中於要做鋼融解的一個微小斑點上。要創造激光輻射,就需要激光媒介。在將能量從外向內轉入到這個媒介中的同時，可以產生被刺激的分子。在諧振器中這束單色光將在兩個鏡子之間反射，由反射產生出時間和空間凝聚的光子，其中一個部分透明的鏡子能將這條射線反射出這台諧振器。

圖1 激光拼焊設備

針對大功率應用的重要激光器有兩種：二氧化碳激光器和釹：釔鋁石榴石激光器。二氧化碳激光器是氣體激光,即為產生出激光輻射所使用的媒介是氣體，刺激過程就是放電過程，二氧化碳激光的波長為10.6mm。釹：釔鋁石榴石激光器是固體激光，激光放射媒介是釹原子在氧化鋁中的點陣。由於激光放射原子的密度比較高, 因此固體激光的大小比氣體激光要小，釹：釔鋁石榴石激光的波長為1064nm，是二氧化碳激光的十分之一。

二氧化碳激光是現在比較強有力的激光，但釹：釔鋁石榴石激光的操控系統極具優勢。由於二氧化碳激光的波長為10.6mm，所以必須要安裝一個「陡坡」裝置，這就限制了可能的運動方式。而釹：釔鋁石榴石激光的輻射可以用靈活的纖維質光學波導進行引導，因此可以允許激光發射頭進行自由移動。

2、優勢及要求
激光焊接最重要的優勢在於能夠將非常高的能量聚焦於一點，激光束打在兩個要焊接部分的邊緣，輸入能量把金屬加熱並將其融化。在激光束作用以後，溶化的材料將迅速冷卻。在這個過程中，有一小部分的數量將進入被焊接的零件中。在焊接減少熱變形的同時，也減少了輸入的熱能量。減少因熱量影響的變形，並增加對准確性的糾正，可以節省大量金錢和時間。

然而，如何提高焊接速度和減少低能量輸入是目前面臨的挑戰。在被供熱的區域減少低能量輸入雖有它的好處：珠光體、馬氏體和奧氏體接縫結構的復雜鋼型不會大范圍改變結構，這一特點同樣適用於其它鋼，如被限定好碳沉澱的IF鋼；但另一方面也存在一些不足，少量的能量會導致快速冷卻，熱能將被導入冷卻部位。

為減少接縫的硬化，小心調整焊接的速度參數、激光功率、冷卻比率和焦點位置是非常重要的。而為防止金屬進一步硬化，還需採用保護氣體加以保護，如氬氣和氦氣等不會在材料中發生任何熱反應的氣體。

激光光束的小光點尺寸引起的另一個問題是切邊質量，如果在兩個零件中間有要進行焊接的接縫，激光束要保證通過材料時不會與其相接觸並將其融化。要避免這點，對零件精確性的要求非常高。目前，使用領域較普遍的是連接兩個零件的長縫，這能夠在越來越多的車身空白處發現。

激光拼焊板

1.激光拼焊板的優勢
德國蒂森克虜伯激光拼焊板有限公司從1985年開始生產拼焊板，激光拼焊技術的出現使得汽車生產製造從整車製造商向材料供應商轉移。目前，激光拼焊板主要應用於汽車製造業。在激光焊接中，材料是對接而不是搭接，這將帶來如下焊縫特性：
（1）降低焊縫區域的體積，例如，焊縫寬度不超過0.5～1mm；
（2）不增加焊縫高度；
（3）對沖壓成形性能影響較小；
（4）在焊縫上附加鍍鋅後，可保持其陰極保護功能；
（5）焊接過程中，熱影響區小。

完成焊接後，焊縫區域的靜態、動態強度是非常重要的指標，因此，還需對焊縫區域抽樣，進行破壞性抗拉強度測試（杯突測試），以檢驗焊縫區的拉伸成形性能。一般來說，焊縫的拉伸強度比母材的強度要高。

激光拼焊板工藝與傳統點焊搭接工藝的產品相比有諸多優勢：不僅降低了整車的製造成本、物流成本、整車重量、裝配公差、油耗和廢品率，而且減少了外圍加強件數量，簡化了裝配步驟及工藝，同時使車輛的碰撞能力增強，沖壓成型率及抗腐能力提高。此外，由於避免使用密封膠，也為環保帶來利益。

2.激光拼焊板的應用
拼焊板已被廣泛的應用於車身部位，ULSAB（世界輕質鋼制車身協會）的最新研究結果表明：最新型的鋼制車身結構中，50％採用了拼焊板製造。

圖2 蒂森克虜伯諾邦公司生產的直線激光拼焊器

當激光拼焊技術應用於車身側圍的製造，不再需要任何加強桿、加強筋及附屬的生產工藝，則重量和部件數量都會得到減少，而高延展性材料的應用也會使抗撞擊能力得到改進。同時，也不再需要加強板，在B柱上，拼焊板的應用可大大降低累積公差。

激光拼焊板的採用，不僅提高了車門部件製成品質量的穩定性，使車門部件的調校不再是個難題，同時可降低部件的重量，而且原有接縫處密封措施的省略，也使其更具有環保性。此外，拼焊板在車門上的應用還使鉸接區域的剛性得到整體加強，車門的配合公差得到大幅改善。重量降低、生產工藝得到優化，則必然使成本下降。

奧迪A6的車身強度和鋼度一直備受贊揚，國產全新奧迪A6L在原有基礎上進行了再次改進：採用了激光拼焊技術的車身設計（如圖3）。新奧迪A6L經過強化的車身，其抗扭轉強度提高了34%。配合全新的車身、底盤設計加之採用先進激光焊接技術的堅固車身結構，使國產全新奧迪A6L在遭遇碰撞時，預測的車身變形區、側面防撞保護梁以及合理的車內空間結構等能夠為乘客提供有效保護。這些看不到摸不著的設計和選材不但能降低車輛的製造成本和重量，還能在關鍵時刻最大限度地保護乘客的生命安全。

3.質量管理
（1）焊接檢測
質量檢測和保障系統為生產高質量的拼焊板提供保證，拼焊板的生產過程採用自動化生產線，以確保安全、經濟的生產，這就需要現代化的檢測儀器。早在1985年，德國蒂森克虜伯激光拼焊板有限公司開始生產拼焊板的時候，就已經採用監測系統，現在，這套系統已經更完善。在焊接激光頭的後面安裝一個焊縫監測系統，用來監測焊縫的質量，以保證焊縫符合質量要求。等離子體監測系統被用來監測焊接過程的穩定性，計算機輔助系統可以在焊接過程中處理感測器提供的信號。

激光拼焊板需要全自動或半自動的經濟型生產線，同時要採用現代技術來監測焊接過程和產品質量。為了滿足這些新的全自動生產任意拼接板的生產過程的要求，蒂森焊接技術有限公司、蒂森克虜伯鋼鐵有限公司的研究部門、蒂森克虜伯激光技術有限公司以及蒂森諾邦有限公司在前期階段就提出了焊縫質量和生產過程管理自動評估的不同可能性，而開始經營的第一個激光拼焊板工廠生產的第一塊激光拼焊板就使用於奧迪100的底板上。近年來，這個技術在不同階段得到了進一步發展並被改進，它不僅可以控制焊接過程本身，而且可以用這項根據現有系統開發的最新一代技術來評估焊縫。其監測系統不僅能在高速焊接過程中監測焊縫幾何形狀上的缺陷，而且還能檢測極小的孔洞。

（2）評估系統
蒂森 LAM (激光應用管理)與焊縫檢查系統相結合，不僅能查出趨向瑕疵，譬如不規則的幾何縫隙(縫隙入射, 邊緣位移, 根下陷)，而且還能查出小程度的瑕疵, 譬如氣孔和孔洞。光條紋和等離子感測器系統的結合已經以最佳狀態作為補充, 因此高測量率能保證在高焊接速度情況下，安全地查出輕微的有瑕疵的可能性。

一個電腦輔助的評估系統能自動評估感測器信號，包括在焊接過程期間。從而確定是否相關測量點的條件符合指定的要求, 或者是否導致接縫質量下落的偏差已經發生。在焊接過程期間, 焊縫的溫度由紅外測量登記。各任意拼接板被評估的感測器數據記錄被存放在一個短協議中，這意味著允許這個產品的質量用文件來證明。

圖3 國產一汽－大眾全新奧迪A6L

一個完整的錯誤偵查系統可警告操作員在全自動焊接設施中發生的所有機械缺點，這個質量管理和監控系統被擴大為針對非線性激光焊接生產的新設備概念。感測器安置在焊接頭前能夠查出將要被焊接板料的連接邊緣，不僅允許查明連接邊緣的確切位置, 而且允許測量板料之間的重疊。當查明的重疊測量超出一個被預定的極限值時，將會警告操作員, 並且自動整理出空隙。另外，運用這種設備，連接邊緣的偵查信號也被用於精確地辨別和調整連接邊緣的激光束。

4.技術趨勢
未來激光焊接技術將會採用哪種方式？答案有兩個：一種是演變, 改進現有技術。這意味著針對發展激光焊接將會有一種新的激光源——纖維激光，這是一種設有靈活的纖維諧振器的激光，輸入能量比率遠遠高於輸出能量，整個設備將比較緊湊。大功率纖維激光的另一個好處在於模件建造，許多功率大約為300～500W的纖維諧振器，如果發生技術漏洞，更換一個合適的模塊非常容易。在這種情況下，由於激光工作的時間比較長，因此也不需要配備一個訓練有素的技術員。

另一種是在一些以電阻螺柱焊接為主的地區介紹的激光焊接方式——「交替龍門焊接」，當焊接時間超過50%的工作時間時，激光焊接裝置更為節省。在應用方面, 現在正在應用電阻螺柱焊接，解決這個問題的辦法是一種規定有兩個焊接交替配置的激光。當一個配置的焊接正在運行時,另一個配置處處理頭向下一個焊接位置移動，在這以後激光將轉至另一個焊接配置，這項技術已由蒂森克虜伯引進。

然而，除此之外針對汽車製造商也將會出現完全新式的使世界焊接領域發生革命性變化的焊接技術，如摩擦焊接。它的優勢是只需能夠焊接兩個零件必要的低能量輸入即可，而熱量變形較低。由於溫度非常低, 因此，焊縫不會比材料堅硬。但也有不足之處：高強度壓力和快速自轉要求必須要很好地固定住金屬零件。目前，只有幾家公司採用這項技術來焊接鋁。但無論從哪個角度來說，激光拼焊技術將會是未來車身焊接技術的發展方向！

❻ 激光焊接工藝方法有哪些

一、激光焊接工藝參數：

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104~106W/cm2。

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。

4、離焦量對焊接質量的影響。 激光焊接通常需要一定的離焦，因為激光焦點處光斑中心的功率密度過高，容易蒸發成孔。離開激光焦點的各平面上，功率密度分布相對均勻。 離焦方式有兩種：正離焦與負離焦。焦平面位於工件上方為正離焦，反之為負離焦。按幾何光學理論，當正負離做文章一相等時，所對應平面上功率密度近似相同，但實際上所獲得的熔池形狀不同。負離焦時，可獲得更大的熔深，這與熔池的形成過程有關。實驗表明，激光加熱50~200us材料開始熔化，形成液相金屬並出現問分汽化，形成市壓蒸汽，並以極高的速度噴射，發出耀眼的白光。與此同時，高濃度汽體使液相金屬運動至熔池邊緣，在熔池中心形成凹陷。當負離焦時，材料內部功率密度比表面還高，易形成更強的熔化、汽化，使光能向材料更深處傳遞。所以在實際應用中，當要求熔深較大時，採用負離焦;焊接薄材料時，宜用正離焦。

二、激光焊接工藝方法：

1、片與片間的焊接。包括對焊、端焊、中心穿透熔化焊、中心穿孔熔化焊等4種工藝方法。

2、絲與絲的焊接。包括絲與絲對焊、交叉焊、平行搭接焊、T型焊等4種工藝方法。

3、金屬絲與塊狀元件的焊接。採用激光焊接可以成功的實現金屬絲與塊狀元件的連接，塊狀元件的尺寸可以任意。在焊接中應注意絲狀元件的幾何尺寸。

4、不同金屬的焊接。焊接不同類型的金屬要解決可焊性與可焊參數范圍。不同材料之間的激光焊接只有某些特定的材料組合才有可能。 激光釺焊 有些元件的連接不宜採用激光熔焊，但可利用激光作為熱源，施行軟釺焊與硬釺焊，同樣具有激光熔焊的優點。採用釺焊的方式有多種，其中，激光軟釺焊主要用於印刷電路板的焊接，尤其實用於片狀元件組裝技術。

三、採用激光軟釺焊與其它方式相比有以下優點：

1、由於是局部加熱，元件不易產生熱損傷，熱影響區小，因此可在熱敏元件附近施行軟釺焊。

2、用非接觸加熱，熔化帶寬，不需要任何輔助工具，可在雙面印刷電路板上雙面元件裝備後加工。

3、重復操作穩定性好。焊劑對焊接工具污染小，且激光照射時間和輸出功率易於控制，激光釺焊成品率高。

4、激光束易於實現分光，可用半透鏡、反射鏡、棱鏡、掃描鏡等光學元件進行時間與空間分割，能實現多點同時對稱焊。

5、激光釺焊多用波長1.06um的激光作為熱源，可用光纖傳輸，因此可在常規方式不易焊接的部位進行加工，靈活性好。

6、聚焦性好，易於實現多工位裝置的自動化。

四、激光深熔焊：

1、冶金過程及工藝理論。 激光深熔焊冶金物理過程與電子束焊極為相似，即能量轉換機制是通過「小孔」結構來完成的。在足夠高的功率密度光束照射下，材料產生蒸發形成小孔。這個充滿蒸汽的小孔猶如一個黑體，幾乎全部吸收入射光線的能量，孔腔內平衡溫度達25000度左右。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，液態金屬四周即圍著固體材料。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。光束不斷進入小孔，小孔外材料在連續流動，隨著光束移動，小孔始終處於流動的穩定態。就是說，小孔和圍著孔壁的熔融金屬隨著前導光束前進速度向前移動，熔融金屬填充著小孔移開後留下的空隙並隨之冷凝，焊縫於是形成。

❼ 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。

❽ 激光焊接是利用激光的什麼特性

激光焊接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。圖1是管的激光焊接過程，圖中紅色區域內大致是激光的傳播路徑，高亮度的區域內是金屬受熱後汽化產生的金屬蒸氣。看到這里有的看官不禁要問，激光在哪裡，我怎麼沒看見。這是因為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，因此肉眼是看不見的。

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。為了幫助各位看官腦補一下，我們拿激光焊接和常見的電弧焊比較一下。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。