激光焊接波长多少

❶ 激光焊接怎样选择正确的激光器

在选择激光焊接光源的时候要充分考虑焊接材料、接头几何形状、速度等因素。

随着激光焊接在制造业中的广泛应用，如何正确选择激光源是制造商需要面临的一个现实问题。目前市场上可选择的激光源有光纤、脉冲Nd:YAG、二极管、碟片还有CO2激光源（CW Nd:YAG激光源基本上已经被光纤和碟式激光器取代了，因此本文没有述及）。选择那一种激光源要充分考虑到各种因素，如焊接的材料、接头几何形状、焊接速度、形位公差、系统集成要求等，当然还要考虑预算。每一种激光源都有其特性，可以满足不同的焊接要求，当然在某些情况下也有可替代性。
◆ CO2激光器 CO2气体激光器，波长为10604nm，功率1~20千瓦，是一种非常成熟的激光器，而且是自上个世纪八十年以来一直是大功率加工的最主要激光源。
◆ 光纤激光器 这种高效的二极管泵浦激光器其实是一种小芯径硅基光纤。激光源出现在光纤内，因此不用进行校正，而且将小芯径光纤映射到聚焦镜上时，焦点尺寸最小可以达到10微米。这种紧凑型的激光器通常以两种配置出现：低功率焊接（小于300W）的单一模式；以及用于大功率焊接的多模式。
◆ 二极管激光器 单发光面器件功率的提高，新冷却通道技术的出现，加上可以将光束聚焦为直径小于1000微米光纤的微光学元件技术的发展，都推进了二极管作为焊接激光器的出现。
◆ 碟式激光器 扁平的Yd:YAG晶体薄盘置于CW激光器的中心——碟式激光器这种设计是为了避免出现棒状激光器的固有问题，而采用了0.01in厚的圆盘，另一面用冷却装置支撑。采用这种设计进行冷却可以使激光器功率达到10kW，同时可以保证光束质量。
◆ 脉冲Nd:YAG激光器 这种激光器采用单一的Nd:YAG激光棒，通过闪光灯激励产生焊接所使用的高峰值和低平均功率。比如，一个相对较低的功率，35W平均功率可以产生6kW的高峰值功率。这种高峰值功率和窄脉宽的结合不仅保证了材料焊接的质量，还为能量输入提供了有效的控制。 按熔深大小选择激光器
激光器的选择按照熔深大小可分为：小于0.01in、0.01~0.03in和大于0.03in。一般来说，可以选择多个激光源来完成焊接，但是出于对性能和预算的考虑，往往只能选择一到两个光源。当然，最后的决定可能还会受其他很多因素影响，比如样品质量、地理因素、售后服务、系统集成商的偏好等，当然可能还会受人缘关系影响。 ◆ 小于0.01in焊缝熔深
主要采用脉冲Nd:YAG激光器，其次是光纤激光器。在考虑部件装配、接头形状、材料和镀层等情况下，需要对整个焊接过程有更好的控制，脉冲Nd:YAG激光器则是最佳的选择。采用高峰值功率可以产生光点尺寸大于1000微米的焊接光束，在选择焊点尺寸时具有较大的灵活性，从而使焊接本身的工艺窗口最大化，同时保证在生产环境中必要的容差。
光纤激光器是该分类中唯一一种连续波激光，因为光纤激光器可以使光束聚焦后的光点尺寸小于25微米，这样就可以获得焊接所需要的高功率密度。为了保证在微加工领域的价格竞争力，光纤激光器功率一般不超过200W，这样也就限制了其最大的光点尺寸，无法提供足够的功率密度，一般焊点尺寸不超过75微米。这是光纤激光器一个最大的限制，这样在实际生产中，按配合公差和叠加公差来调节接头/部件时，往往无法保证±15毫米的误差范围。
光纤激光器主要用于为了保证稳定性对焊点要求很高的厚度较薄材料的搭焊中。光纤激光器采用焦距为150mm的镜头可以产生直径小于25微米的光点，这样给加工带来了足够的操作空间。光纤激光器采用搭焊焊接可以以较高的速度获得熔深达到0.01in甚至高于0.01in的焊缝；200W单模式光纤激光器在高达50in/s速度下可以获得0.004in的熔深。
相比较来说，脉冲Nd:YAG激光器除了薄箔片焊接外在这个区间可以满足所有的应用。该激光器的光点尺寸、脉冲宽度以及峰值功率范围都较大，因此在经过调节和优化后几乎可以满足各种焊接需求。 ◆ 0.01~0.03in焊缝熔深
上面所说的脉冲Nd:YAG激光器和光纤激光器的应用分类在这里依然有效，但是范围较窄。脉冲Nd:YAG激光器用于大多数的点焊加工，而采用约500W功率且光点直径为0.01微米的光纤激光器可以用于低容差的对接焊和角焊中。脉冲Nd:YAG激光器的性价比相对较高，500W和25W功率的激光器可以在不同焊接速度下带来不同的焊缝熔深；峰值功率可以保证熔深性能而平均功率可以保证缝焊的焊接速度。
功率在500~800W之间的二极管激光器可以焊接容差较大的部件，速度一般要比光纤和碟式激光器慢，但是较大的容差可以弥补这一不足。 ◆ 焊缝熔深大于0.03in
所有的激光器都适用于此范围。脉冲Nd:YAG激光器可以达到的熔深约为0.05in，而其他类型的激光器可以达到0.25in，有些甚至超过0.5in。一般来说，该范围内脉冲Nd:YAG激光器所适用的焊接部件都比较小，如采用缝焊的压力传感器等元件。除此之外，在速度和熔深方面，汽车行业基本涵盖了几乎所有的应用范围，光纤、CO2、碟式和二极管激光器都可以选择使用。
寻求平衡
这些激光源最主要的区别是光束质量、亮度和波长。光束质量指的是激光的可聚焦性，亮度指被聚焦光束内的功率密度。举例来说，CO2激光器和光纤激光器的光束质量差不多，这样如果其他参数都一样的话，它们可以聚焦成为直径相同的光点。光纤激光源的波长是CO2光源波长的十分之一，因此光纤激光源可以产生的光点直径就是CO2光源的十分之一；而光纤激光源的光束质量和亮度则更好。
在激光焊接中，熔深和速度是与光束质量和亮度成正比的，而焊接稳定性和容差与光束质量和亮度却没有那么直接的关系。因此，焊接性能和质量以及工艺窗口的宽度之间必须寻求一种平衡。需要知道的是，为了满足实际需求，可以将光束的质量调低，但是无法将较差的光束变好。

在0.25in熔深时，以上几种激光器的焊接速度非常接近；光纤和碟式要比CO2速度快，而二极管要慢于CO2。采用较高功率激光器进行焊接通常需要两班倒的方式，这意味着选择哪一种激光器还与采购激光器的成本有关。虽然CO2激光器拥有大量的用户，而且他们对这种技术也非常熟悉，不过与光纤、碟式和二极管激光器相比，CO2激光器单次焊接的成本要高很多。
激光焊接在熔深需求超过0.25in的焊接应用中与等离子和弧焊相比要更有优势，可以大大减少热变形。热变形的减少可以维持部件的几何形状，这样就不必再对部件几何外形进行重新处理。部件配合在这种厚度下可能会带来问题，可以采用填丝或将激光焊与等离子焊及弧焊相结合的工艺流程。 结论
激光焊接的激光源有很多种，每一种都有其特性，适用于不同的需求。用户要充分了解哪一种激光源最能满足他们的焊接需求，这点非常重要。如果需要焊接系统的话，最好的办法就是与系统供应商合作，他们可以决定最佳的激光器。
此外，还可以与不同的激光器制造商接触，将焊接样品寄给他们，通过这种途径来决定最佳的解决方案。在选择激光器的时候，记住焊接需要在熔深、速度、稳定性、生产部件容纳性以及容差方面做到均衡。
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❷ 激光焊接的发展过程

世界上的第一个激光束于1960年利用闪光灯泡激发红宝石晶粒 所产生，因受限于晶体的热容量，只能产生很短暂的脉冲光束且频率很低。虽然瞬间脉冲峰值能量可高达10^6瓦，但仍属于低能量输出。
使用钕（ND）为激发元素的钇铝石榴石晶棒（Nd:YAG）可产生1---8KW的连续单一波长光束。YAG激光，波长为1.06uM，可以通过柔性光纤连接到激光加工头，设备布局灵活，适用焊接厚度0.5-6mm。
使用CO2为激发物的CO2激光（波长10.6uM），输出能量可达25KW，可做出2mm板厚单道全渗透焊接，工业界已广泛用于金属的加工上。
20世纪80年代中期，激光焊接作为新技术在欧洲、美国、日本得到了广泛的关注。1985年德国蒂森钢铁公司与德国大众汽车公司合作，在Audi100车身上成功采用了全球第一块激光拼焊板。90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技术。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车车身的制造。
激光拼焊是采用激光能源，将若干不同材质、不同厚度、不同涂层的钢材、不锈钢材、铝合金材等进行自动拼合和焊接而形成一块整体板材、型材、夹芯板等，以满足零部件对材料性能的不同要求，用最轻的重量、最优结构和最佳性能实现装备轻量化。在欧美等发达国家，激光拼焊不仅在交通运输装备制造业中被使用，还在建筑业、桥梁、家电板材焊接生产、轧钢线钢板焊接（连续轧制中的钢板连接）等领域中被大量使用。
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、德国蒂森克虏伯集团TWB公司、加拿大Servo-Robot公司、德国Precitec公司等。
中国的激光拼焊板技术应用刚刚起步，2002年10月25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，由武汉蒂森克虏伯中人激光拼焊从德国蒂森克虏伯集团TWB公司引进。此后上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。
2003年，国外实现了A318铝合金下壁板结构双光束C02激光填丝焊和YAG激光填丝焊，它代替传统铆结构减轻了飞机机身重量的20%，同时也节约了20%的成本。巩水利认定激光焊接技术将对我国传统航空制造业改造升级产生重大意义。随后他立即申请多项相关预研课题，组织攻关团队，在国内率先将“双光束激光焊接”技术引入到课题研究中，并且从一开始就酝酿要将这项技术用到飞机制造中。中国专家团队向某飞机设计所交底初步技术，向他们推介双光束激光焊接的优越性和可行性。该设计所经多方考证和评估，毅然决定将该技术用于某飞机带筋壁板的制造，实现了最初要把“双光束激光焊接”技术应用到飞机制造的目标，突破了轻质合金激光焊接填丝精度控制等关键技术，集成创新研制了双光束激光填丝复合焊接装置，建立了国内首个大功率双光束激光填丝焊接平台，实现了大型薄壁结构T型接头双光束双侧同步焊接，并首次成功应用于航空带筋壁板关键结构件的焊接制造中，在我国新型飞机研制中发挥了重要作用。
2003年 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。该设备集激光切割、焊接和热处理于一身，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业。
2004年 华工激光法利莱“高功率激光切割,焊接及切焊组合加工技术与设备”项目获得国家科学技术进步二等奖,成为国内唯一具备该项技术与设备研制能力的激光企业。
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，激光切割和激光焊接的切焊一体化激光加工设备应运而生。
华工激光法利莱研究开发Walc9030切焊一体机，9×3米超大幅面，是目前世界最大幅面的激光切焊一体化设备。Walc9030是集成了激光切割与激光焊接功能于一体的大幅面切焊设备，设备具有专业的切割头和焊接头，两个加工头共用一个横梁，用数控技术保证其不会互相干涉，设备能够完成同时需要切割与焊接两道工序。先切后焊，先焊后切，激光切割、焊接轻松进行切换，一台设备，两种功能，而不用另外添置新的设备，为应用厂家节约了设备成本，提高了加工效率和加工范围，而且由于切焊一体，加工精度得到了完全的保障，设备性能高效稳定。 此外，它攻克了超大板材拼焊过程中板材易产生热变形和如何保持超长飞行光路稳定实现的难关，可以将两块长6米宽1.5米的平面板材一次性焊接完成，焊后表面光滑平整，无需其他后续加工。同时可以切割宽3米长度6米以上的20mm以下的板材，一次成型，无需二次位。
中科院沈阳自动化研究所与日本石川岛播磨重工株式会社进行国际合作，遵循国家引进消化后再创新的科技发展战略，攻克激光拼焊若干个关键技术，于2006年9月开发出国内第一套激光拼焊成套生产线，并成功开发了机器人激光焊接系统，实现了平面和空间曲线的激光焊接。
2013年10月，中国焊接专家获得了焊接领域最高学术奖--布鲁克奖。英国焊接研究所(TWI)每年从来自120多个国家的4000余会员单位中推荐提名，最终将该奖项授予一位专家，以表彰其在焊接或连接科学技术与工业应用领域做出的卓越贡献。这次获奖不仅是对巩水利及其团队的认可，也是对中航工业推动材料连接技术进步的肯定。

❸ 激光焊接技术简介

激光焊接技术属于熔融焊接，以激光束为能源，冲击在焊件接头上。

激发电子或分子使其在转换成能量的过程中产生集中且相位相同的光束，Laser来自Light Amplification by Stimulated Emission Radiation的第一个字母所组成。
由光学震荡器及放在震荡器空穴两端镜间的介质所组成。介质受到激发至高能量状态时，开始产生同相位光波且在两端镜间来回反射，形成光电的串结效应，将光波放大，并获得足够能量而开始发射出激光。 激光亦可解释成将电能、化学能、热能、光能或核能等原始能源转换成某些特定光频（紫外光、可见光或红外光的电磁辐射束的一种设备。转换形态在某些固态、液态或气态介质中很容易进行。当这些介质以原子或分子形态被激发，便产生相位几乎相同且近乎单一波长的光束-----激光。由于具同相位及单一波长，差异角均非常小，在被高度集中以提供焊接、切割及热处理等功能前可传送的距离相当长。

❹ CO2激光器的光波长是多少

9.2-10.8μm。

CO2激光器是一种分子激光，主要的物质是二氧化碳分子。与其它气体激光器一样，CO2激光器工作原理其受激发射过程也较复杂。根据分子振动理论，CO₂有三种不同的振动方式：

1、二个氧原子沿分子轴，向相反方向振动，即两个氧在振动中同时达到振动的最大值和平衡值，而此时分子中的碳原子静止不动，因而其振动被叫做对称振动。

2、两个氧原子在垂直于分子轴的方向振动，且振动方向相同，而碳原子则向相反的方向垂直于分子轴振动。由于三个原子的振动是同步的，又称为变形振动。

3、三个原子沿对称轴振动，其中碳原子的振动方向与两个氧原子相反，又叫反对称振动。在这三种不同的振动方式中，确定了有不同组别的能级。

(4)激光焊接波长多少扩展阅读：

CO2激光器具有体积大、结构复杂、维护困难，金属对10.6μm波长的激光不能够很好的吸收，不能采用光纤传输激光以及焊接时光致等离子体严重等缺点。

CO2激光器取向激光功率提高的方向发展，但当激光功率达到一定要求后，激光器的光束质量受到重视，激光器的发展随之转移到提高光束质量上。

接近衍射极限的扩散冷却板条式CO2激光器具有较好的光束质量，一经推出就得到了广泛的应用，尤其是在激光切割领域，受到众多企业的喜爱。

❺ 什么是激光拼焊技术

激光拼焊板已广泛应用于汽车制造业，采用激光拼焊板工艺不仅能够降低整车的制造成本、物流成本、整车重量、装配公差、油耗和废品率，而且可以减少外围加强件数量，简化装配步骤，同时使车辆的碰撞能力、冲压成型率和抗腐能力提高。此外，由于避免使用密封胶，也使其更具有环保性。

在汽车工业中，焊接是一个关键环节，采用恰当的焊接方式具有可以提高车身抗碰撞能力，降低车身的重量、造车成本和油耗以及简化总装工序等优势。电阻栓焊是当今最普遍的焊接方式之一，但是专家预言在未来的5～10年中这种方式将被淘汰，而金属填充保护气焊也将失去其以往的重要性，与之相反，激光焊接成为热门话题。对于已被使用数年的传统焊接工艺来说，很难再对其工艺过程、焊接速度和质量进行改进；但对于激光拼焊来说，却有着极大的提升空间。

激光焊接

1、过程及必要设施
激光(产生于被刺激的辐射放射物的光的放大作用)是一种特殊性质的光，单色并且连贯，因此可以将光集中于要做钢融解的一个微小斑点上。要创造激光辐射,就需要激光媒介。在将能量从外向内转入到这个媒介中的同时，可以产生被刺激的分子。在谐振器中这束单色光将在两个镜子之间反射，由反射产生出时间和空间凝聚的光子，其中一个部分透明的镜子能将这条射线反射出这台谐振器。

图1 激光拼焊设备

针对大功率应用的重要激光器有两种：二氧化碳激光器和钕：钇铝石榴石激光器。二氧化碳激光器是气体激光,即为产生出激光辐射所使用的媒介是气体，刺激过程就是放电过程，二氧化碳激光的波长为10.6mm。钕：钇铝石榴石激光器是固体激光，激光放射媒介是钕原子在氧化铝中的点阵。由于激光放射原子的密度比较高, 因此固体激光的大小比气体激光要小，钕：钇铝石榴石激光的波长为1064nm，是二氧化碳激光的十分之一。

二氧化碳激光是现在比较强有力的激光，但钕：钇铝石榴石激光的操控系统极具优势。由于二氧化碳激光的波长为10.6mm，所以必须要安装一个“陡坡”装置，这就限制了可能的运动方式。而钕：钇铝石榴石激光的辐射可以用灵活的纤维质光学波导进行引导，因此可以允许激光发射头进行自由移动。

2、优势及要求
激光焊接最重要的优势在于能够将非常高的能量聚焦于一点，激光束打在两个要焊接部分的边缘，输入能量把金属加热并将其融化。在激光束作用以后，溶化的材料将迅速冷却。在这个过程中，有一小部分的数量将进入被焊接的零件中。在焊接减少热变形的同时，也减少了输入的热能量。减少因热量影响的变形，并增加对准确性的纠正，可以节省大量金钱和时间。

然而，如何提高焊接速度和减少低能量输入是目前面临的挑战。在被供热的区域减少低能量输入虽有它的好处：珠光体、马氏体和奥氏体接缝结构的复杂钢型不会大范围改变结构，这一特点同样适用于其它钢，如被限定好碳沉淀的IF钢；但另一方面也存在一些不足，少量的能量会导致快速冷却，热能将被导入冷却部位。

为减少接缝的硬化，小心调整焊接的速度参数、激光功率、冷却比率和焦点位置是非常重要的。而为防止金属进一步硬化，还需采用保护气体加以保护，如氩气和氦气等不会在材料中发生任何热反应的气体。

激光光束的小光点尺寸引起的另一个问题是切边质量，如果在两个零件中间有要进行焊接的接缝，激光束要保证通过材料时不会与其相接触并将其融化。要避免这点，对零件精确性的要求非常高。目前，使用领域较普遍的是连接两个零件的长缝，这能够在越来越多的车身空白处发现。

激光拼焊板

1.激光拼焊板的优势
德国蒂森克虏伯激光拼焊板有限公司从1985年开始生产拼焊板，激光拼焊技术的出现使得汽车生产制造从整车制造商向材料供应商转移。目前，激光拼焊板主要应用于汽车制造业。在激光焊接中，材料是对接而不是搭接，这将带来如下焊缝特性：
（1）降低焊缝区域的体积，例如，焊缝宽度不超过0.5～1mm；
（2）不增加焊缝高度；
（3）对冲压成形性能影响较小；
（4）在焊缝上附加镀锌后，可保持其阴极保护功能；
（5）焊接过程中，热影响区小。

完成焊接后，焊缝区域的静态、动态强度是非常重要的指标，因此，还需对焊缝区域抽样，进行破坏性抗拉强度测试（杯突测试），以检验焊缝区的拉伸成形性能。一般来说，焊缝的拉伸强度比母材的强度要高。

激光拼焊板工艺与传统点焊搭接工艺的产品相比有诸多优势：不仅降低了整车的制造成本、物流成本、整车重量、装配公差、油耗和废品率，而且减少了外围加强件数量，简化了装配步骤及工艺，同时使车辆的碰撞能力增强，冲压成型率及抗腐能力提高。此外，由于避免使用密封胶，也为环保带来利益。

2.激光拼焊板的应用
拼焊板已被广泛的应用于车身部位，ULSAB（世界轻质钢制车身协会）的最新研究结果表明：最新型的钢制车身结构中，50％采用了拼焊板制造。

图2 蒂森克虏伯诺邦公司生产的直线激光拼焊器

当激光拼焊技术应用于车身侧围的制造，不再需要任何加强杆、加强筋及附属的生产工艺，则重量和部件数量都会得到减少，而高延展性材料的应用也会使抗撞击能力得到改进。同时，也不再需要加强板，在B柱上，拼焊板的应用可大大降低累积公差。

激光拼焊板的采用，不仅提高了车门部件制成品质量的稳定性，使车门部件的调校不再是个难题，同时可降低部件的重量，而且原有接缝处密封措施的省略，也使其更具有环保性。此外，拼焊板在车门上的应用还使铰接区域的刚性得到整体加强，车门的配合公差得到大幅改善。重量降低、生产工艺得到优化，则必然使成本下降。

奥迪A6的车身强度和钢度一直备受赞扬，国产全新奥迪A6L在原有基础上进行了再次改进：采用了激光拼焊技术的车身设计（如图3）。新奥迪A6L经过强化的车身，其抗扭转强度提高了34%。配合全新的车身、底盘设计加之采用先进激光焊接技术的坚固车身结构，使国产全新奥迪A6L在遭遇碰撞时，预测的车身变形区、侧面防撞保护梁以及合理的车内空间结构等能够为乘客提供有效保护。这些看不到摸不着的设计和选材不但能降低车辆的制造成本和重量，还能在关键时刻最大限度地保护乘客的生命安全。

3.质量管理
（1）焊接检测
质量检测和保障系统为生产高质量的拼焊板提供保证，拼焊板的生产过程采用自动化生产线，以确保安全、经济的生产，这就需要现代化的检测仪器。早在1985年，德国蒂森克虏伯激光拼焊板有限公司开始生产拼焊板的时候，就已经采用监测系统，现在，这套系统已经更完善。在焊接激光头的后面安装一个焊缝监测系统，用来监测焊缝的质量，以保证焊缝符合质量要求。等离子体监测系统被用来监测焊接过程的稳定性，计算机辅助系统可以在焊接过程中处理传感器提供的信号。

激光拼焊板需要全自动或半自动的经济型生产线，同时要采用现代技术来监测焊接过程和产品质量。为了满足这些新的全自动生产任意拼接板的生产过程的要求，蒂森焊接技术有限公司、蒂森克虏伯钢铁有限公司的研究部门、蒂森克虏伯激光技术有限公司以及蒂森诺邦有限公司在前期阶段就提出了焊缝质量和生产过程管理自动评估的不同可能性，而开始经营的第一个激光拼焊板工厂生产的第一块激光拼焊板就使用于奥迪100的底板上。近年来，这个技术在不同阶段得到了进一步发展并被改进，它不仅可以控制焊接过程本身，而且可以用这项根据现有系统开发的最新一代技术来评估焊缝。其监测系统不仅能在高速焊接过程中监测焊缝几何形状上的缺陷，而且还能检测极小的孔洞。

（2）评估系统
蒂森 LAM (激光应用管理)与焊缝检查系统相结合，不仅能查出趋向瑕疵，譬如不规则的几何缝隙(缝隙入射, 边缘位移, 根下陷)，而且还能查出小程度的瑕疵, 譬如气孔和孔洞。光条纹和等离子传感器系统的结合已经以最佳状态作为补充, 因此高测量率能保证在高焊接速度情况下，安全地查出轻微的有瑕疵的可能性。

一个电脑辅助的评估系统能自动评估传感器信号，包括在焊接过程期间。从而确定是否相关测量点的条件符合指定的要求, 或者是否导致接缝质量下落的偏差已经发生。在焊接过程期间, 焊缝的温度由红外测量登记。各任意拼接板被评估的传感器数据记录被存放在一个短协议中，这意味着允许这个产品的质量用文件来证明。

图3 国产一汽－大众全新奥迪A6L

一个完整的错误侦查系统可警告操作员在全自动焊接设施中发生的所有机械缺点，这个质量管理和监控系统被扩大为针对非线性激光焊接生产的新设备概念。传感器安置在焊接头前能够查出将要被焊接板料的连接边缘，不仅允许查明连接边缘的确切位置, 而且允许测量板料之间的重叠。当查明的重叠测量超出一个被预定的极限值时，将会警告操作员, 并且自动整理出空隙。另外，运用这种设备，连接边缘的侦查信号也被用于精确地辨别和调整连接边缘的激光束。

4.技术趋势
未来激光焊接技术将会采用哪种方式？答案有两个：一种是演变, 改进现有技术。这意味着针对发展激光焊接将会有一种新的激光源——纤维激光，这是一种设有灵活的纤维谐振器的激光，输入能量比率远远高于输出能量，整个设备将比较紧凑。大功率纤维激光的另一个好处在于模件建造，许多功率大约为300～500W的纤维谐振器，如果发生技术漏洞，更换一个合适的模块非常容易。在这种情况下，由于激光工作的时间比较长，因此也不需要配备一个训练有素的技术员。

另一种是在一些以电阻螺柱焊接为主的地区介绍的激光焊接方式——“交替龙门焊接”，当焊接时间超过50%的工作时间时，激光焊接装置更为节省。在应用方面, 现在正在应用电阻螺柱焊接，解决这个问题的办法是一种规定有两个焊接交替配置的激光。当一个配置的焊接正在运行时,另一个配置处处理头向下一个焊接位置移动，在这以后激光将转至另一个焊接配置，这项技术已由蒂森克虏伯引进。

然而，除此之外针对汽车制造商也将会出现完全新式的使世界焊接领域发生革命性变化的焊接技术，如摩擦焊接。它的优势是只需能够焊接两个零件必要的低能量输入即可，而热量变形较低。由于温度非常低, 因此，焊缝不会比材料坚硬。但也有不足之处：高强度压力和快速自转要求必须要很好地固定住金属零件。目前，只有几家公司采用这项技术来焊接铝。但无论从哪个角度来说，激光拼焊技术将会是未来车身焊接技术的发展方向！

❻ 激光焊接工艺方法有哪些

一、激光焊接工艺参数：

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104~106W/cm2。

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。

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焦，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，当正负离做文章一相等时，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。

二、激光焊接工艺方法：

1、片与片间的焊接。包括对焊、端焊、中心穿透熔化焊、中心穿孔熔化焊等4种工艺方法。

2、丝与丝的焊接。包括丝与丝对焊、交叉焊、平行搭接焊、T型焊等4种工艺方法。

3、金属丝与块状元件的焊接。采用激光焊接可以成功的实现金属丝与块状元件的连接，块状元件的尺寸可以任意。在焊接中应注意丝状元件的几何尺寸。

4、不同金属的焊接。焊接不同类型的金属要解决可焊性与可焊参数范围。不同材料之间的激光焊接只有某些特定的材料组合才有可能。 激光钎焊 有些元件的连接不宜采用激光熔焊，但可利用激光作为热源，施行软钎焊与硬钎焊，同样具有激光熔焊的优点。采用钎焊的方式有多种，其中，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。

三、采用激光软钎焊与其它方式相比有以下优点：

1、由于是局部加热，元件不易产生热损伤，热影响区小，因此可在热敏元件附近施行软钎焊。

2、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。

3、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。

4、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。

5、激光钎焊多用波长1.06um的激光作为热源，可用光纤传输，因此可在常规方式不易焊接的部位进行加工，灵活性好。

6、聚焦性好，易于实现多工位装置的自动化。

四、激光深熔焊：

1、冶金过程及工艺理论。 激光深熔焊冶金物理过程与电子束焊极为相似，即能量转换机制是通过“小孔”结构来完成的。在足够高的功率密度光束照射下，材料产生蒸发形成小孔。这个充满蒸汽的小孔犹如一个黑体，几乎全部吸收入射光线的能量，孔腔内平衡温度达25000度左右。热量从这个高温孔腔外壁传递出来，使包围着这个孔腔的金属熔化。小孔内充满在光束照射下壁体材料连续蒸发产生的高温蒸汽，小孔四壁包围着熔融金属，液态金属四周即围着固体材料。孔壁外液体流动和壁层表面张力与孔腔内连续产生的蒸汽压力相持并保持着动态平衡。光束不断进入小孔，小孔外材料在连续流动，随着光束移动，小孔始终处于流动的稳定态。就是说，小孔和围着孔壁的熔融金属随着前导光束前进速度向前移动，熔融金属填充着小孔移开后留下的空隙并随之冷凝，焊缝于是形成。

❼ 激光焊接技术的基本信息

激发电子或分子使其在转换成能量的过程中产生集中且相位相同的光束，Laser来自Light Amplification by Stimulated Emission Radiation的第一个字母所组成。
由光学震荡器及放在震荡器空穴两端镜间的介质所组成。介质受到激发至高能量状态时，开始产生同相位光波且在两端镜间来回反射，形成光电的串结效应，将光波放大，并获得足够能量而开始发射出激光。 激光亦可解释成将电能、化学能、热能、光能或核能等原始能源转换成某些特定光频（紫外光、可见光或红外光的电磁辐射束的一种设备。转换形态在某些固态、液态或气态介质中很容易进行。当这些介质以原子或分子形态被激发，便产生相位几乎相同且近乎单一波长的光束-----激光。由于具同相位及单一波长，差异角均非常小，在被高度集中以提供焊接、切割及热处理等功能前可传送的距离相当长。
世界上的第一个激光束于1960年利用闪光灯泡激发红宝石晶粒 所产生，因受限于晶体的热容量，只能产生很短暂的脉冲光束且频率很低。虽然瞬间脉冲峰值能量可高达10^6瓦，但仍属于低能量输出。 使用钕（ND）为激发元素的钇铝石榴石晶棒（Nd:YAG）可产生1---8KW的连续单一波长光束。YAG激光，波长为1.06uM，可以通过柔性光纤连接到激光加工头，设备布局灵活，适用焊接厚度0.5-6mm。 使用CO2为激发物的CO2激光（波长10.6uM），输出能量可达25KW，可做出2mm板厚单道全渗透焊接，工业界已广泛用于金属的加工上。
早期的激光焊接研究实验大多数是利用红宝石脉冲激光器，当时虽然能够获得较高的脉冲能量，但是这些激光器的平均输出功率相当低，这主要是由激光器很低的工作效率和发光物质的受激性所决定的。激光焊接主要使用CO2激光器和YAG激光器，YAG激光器由于具有较高的平均功率，在它出现之后就成为激光点焊和激光缝焊的优选设备。激光焊接与电子束焊接的显著区别在于激光辐射不能产生穿孔焊接方式。而实际上，当激光脉冲能量密度达到10的6次方W/CM2时，就会在被焊接金属材料焊接界面上形成焊孔，小孔的形成条件得到满足，从而就可以利用激光束进行深熔焊接。
在20世纪70年代以前，由于高功率连续波形激光器尚未开发出来，所以研究重点集中在脉冲激光焊接上。早期的激光焊接研究实验大多数是利用红宝石脉冲激光器。YAG激光器的焊接过程是通过焊点搭接而进行的，直到1KW以上的连续功率波形激光器诞生以后，具有真正意义的激光缝焊才得以实现。
随着千瓦级连续CO2激光器焊接试验的成功，激光焊接技术在20世纪70年代初取得突破性进展。在大厚度不锈钢试件上进行CO2激光焊接，形成了穿透熔深的焊缝，从而清楚的标明了小孔的形成，而且激光焊接产生的深熔焊缝与电子束焊接相似。这些利用CO2激光器进行金属焊接的早期工作证明了高功率连续激光焊接的巨大潜能。在航空工业以及其他许多应用中，激光焊接能够实现很多类型材料的连接，而且激光焊接通常具有许多其他熔焊工艺无法比拟的优越性，尤其是激光焊接能够连接航空与汽车工业中比较难焊的薄板合金材料，如铝合金等，并且构件的变形小，接头质量高。激光加工另一项具有吸引力的应用方面是利用了激光能够实现局部小范围加热特性，激光所具有的这种热点使其非常适合于印刷电路板一类的电子器件的焊接，激光能在电子器件上非常小的区域内产生很高的平均温度，而接头以外的区域则基本不受影响。
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。 激光焊可以与MIG焊组成激光MIG复合焊，实现大熔深焊接，同时热输入量比MIG焊大为减小。

❽ 激光焊接是利用激光的什么特性

激光焊接采用高能量密度的激光为热源照射在材料连接处，使得分离的材料吸收激光能量后迅速发生熔化乃至汽化并共同形成熔池，在随后的冷却过程一起凝固从而连接在一起。图1是管的激光焊接过程，图中红色区域内大致是激光的传播路径，高亮度的区域内是金属受热后汽化产生的金属蒸气。看到这里有的看官不禁要问，激光在哪里，我怎么没看见。这是因为激光焊接用的高功率激光常见的有两种：CO2激光和固体/光纤激光，前者的波长为10.6μm，或者的波长为1.06/1.07μm，都在红外波段，因此肉眼是看不见的。

激光焊接主要有加热范围集中且精确可控、焊接变形小、焊接速度快等特点。为了帮助各位看官脑补一下，我们拿激光焊接和常见的电弧焊比较一下。激光光斑直径可以精确控制，通常照射在材料表面的光斑直径在0.2-0.6mm的范围内，且越靠近光斑中心的位置能量越高（能量从中心到边缘呈指数衰减，即高斯分布），激光焊的焊缝宽度可以控制在2mm以下。而电弧焊的电弧宽度无法精确控制且远远大于激光光斑直径，电弧焊的焊缝宽度也远远大于激光焊，通常在6mm以上。由于激光焊接的能量很集中，从而熔化的材料少，需要的总热量小，因此焊接变形小，焊接速度快。