第一篇：鋁合金激光焊接技術(shù)

一、鋁合金激光焊接的發(fā)展

鋁合金密度低，但強度比較高，塑性好，可加工成各種型材，具有優(yōu)良的導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性和抗蝕性，在航空、航天、汽車、機(jī)械制造、船舶及化學(xué)工業(yè)中已大量應(yīng)用。鋁合金的廣泛應(yīng)用促進(jìn)了鋁合金焊接技術(shù)的發(fā)展，同時焊接技術(shù)的發(fā)展又拓展了鋁合金的應(yīng)用領(lǐng)域，因此鋁合金的焊接技術(shù)正成為研究的熱點之一。

不過，鋁合金本身的特性使得其相關(guān)的焊接技術(shù)面臨著一些亟待解決的問題：表面難溶的氧化膜、接頭軟化、易產(chǎn)生氣孔、容易熱變形以及熱導(dǎo)率過大等。以往的生產(chǎn)實踐中，鋁合金的焊接常用鎢極氬弧焊和熔化極氬弧焊。雖然這兩種焊接方式能量密度較大，焊接鋁合金時能獲得良好的接頭，但仍然存在熔透能力差、焊接變形大、生產(chǎn)效率低等缺點。用這些傳統(tǒng)的、應(yīng)用于黑色金屬的焊接方法焊接鋁合金，并不能達(dá)到工業(yè)上高效、無缺陷、性能佳的要求，于是人們開始尋求新的焊接方法，20世紀(jì)中后期激光技術(shù)逐漸開始應(yīng)用于工業(yè)。歐洲空中客車公司生產(chǎn)的A340飛機(jī)機(jī)身，就采用激光焊接技術(shù)取代原有的鉚接工藝，使機(jī)身的重量減輕18 %左右，制造成本降低了近25 %。德國奧迪公司A2和A8全鋁結(jié)構(gòu)轎車也獲益于鋁合金激光焊接技術(shù)的開發(fā)和應(yīng)用。這些成功的事例大大促使對激光焊接鋁合金的研究，激光技術(shù)已經(jīng)成為了未來鋁合金焊接技術(shù)的主要發(fā)展方向，因為激光焊接具有其獨特的優(yōu)點：

(1)能量密度高，熱輸入量小，焊接變形小，能得到窄的熔化區(qū)和熱影響區(qū)以及熔深大的焊縫。

(2)冷卻速度快，焊縫組織微細(xì)，故焊接接頭性能良好。

(3)焊接能量可精確控制，可靠性高，針對不同的要求有較高的適應(yīng)性。(4)可進(jìn)行微型焊接或?qū)崿F(xiàn)遠(yuǎn)距離傳輸，不需要真空裝置，利于大批量自動化生產(chǎn)。

二、激光焊接鋁合金的難點及解決措施 1.鋁合金表面的高反射性和高導(dǎo)熱性

這一特點可以用鋁合金的微觀結(jié)構(gòu)來解釋。由于鋁合金中存在密度很大的自由電子，自由電子受到激光（強烈的電磁波）強迫震動而產(chǎn)生次級電磁波，造成強烈的反射波和較弱的透射波，因而鋁合金表面對激光具有較高的反射率和很小

吸收率。同時，自由電子的布朗運動受激而變得更為劇烈，所以鋁合金也具有很高的導(dǎo)熱性。

針對鋁合金對激光的高反射性，國內(nèi)外學(xué)者都作了大量研究，試驗結(jié)果表明，進(jìn)行適當(dāng)?shù)谋砻骖A(yù)處理如噴砂處理、砂紙打磨、表面化學(xué)浸蝕、表面鍍、石墨涂層、空氣爐中氧化等均可以降低光束反射，有效地增大鋁合金對光束能量的吸收。另外，從焊接結(jié)構(gòu)設(shè)計方面考慮，在鋁合金表面人工制孔或采用光收集器形式接頭，開V形坡口或采用拼焊(拼接間隙相當(dāng)于人工制孔)方法，都可以增加鋁合金對激光的吸收，獲得較大的熔深。另外，還可以利用合理設(shè)計焊接縫隙來增加鋁合金表面對激光能量的吸收(如圖1)。從圖上可以直觀的反應(yīng)出，將焊縫和激光束的位置關(guān)系由圖1(a)改為圖1(b)或圖1(c)，使激光束與縫壁有一定角度后，激光束能夠在縫隙內(nèi)多次反射，形成一個人工小孔，增加了焊件對激光能量的吸收。

圖1 改變焊縫幾何形狀

2.小孔的誘導(dǎo)和維持

小孔的誘導(dǎo)和維持是鋁合金激光焊接中的特有困難，這是由鋁合金材料特性和激光光學(xué)特性造成的。激光焊接的過程中，小孔可看成是鋁合金的黑體，能大大提高材料對激光的吸收率，為母材獲得更多的能量耦合，這有利于提高焊接接頭的質(zhì)量。但由于鋁合金的高反射性和高導(dǎo)熱性，要誘導(dǎo)小孔的形成就需要激光有更高的能量密度。而鋁元素以及鋁合金中的Mg、Zn、Li沸點低、易蒸發(fā)且蒸汽壓大，雖然這有助于小孔的形成，但等離子體的冷卻作用（等離子體對能量的屏蔽和吸收，減少了激光對母材的能量輸入）使得等離子體本身“過熱”，卻阻礙了小孔維持連續(xù)存在。

由于能量密度閾值的高低本質(zhì)上受其合金成分的控制，因此可以通過控制工藝參數(shù)，選擇確定激光功率保證合適的熱輸入量，有助于獲得穩(wěn)定的焊接過程。另外，能量密度閾值一定程度上還受到保護(hù)氣體種類的影響。研究表明，激光焊接鋁合金時使用N2氣時可較容易地誘導(dǎo)出小孔,而使用He氣則不能誘導(dǎo)出小孔。這是因為N2和Al之間可發(fā)生放熱反應(yīng)，生成的Al-N-O 三元化合物提高了對激光吸收率。

三、激光焊接鋁合金容易產(chǎn)生的缺陷及消除方法 1.氣孔

鋁合金激光焊接的主要缺陷之一是氣孔，焊縫氣孔的形成機(jī)理比較復(fù)雜，一般認(rèn)為存在兩類氣孔:氫氣孔和由于小孔的破滅而產(chǎn)生的氣孔。氫氣孔是由于氫（主要來自表層的濕氣與微量水）在熔池金屬中的可溶性引起的，激光焊接冷卻速度極快，導(dǎo)致氫的溶解度急劇下降形成氫氣孔。由于小孔塌陷而形成的孔洞，主要是由于小孔表面張力大于蒸氣壓力，不能維持穩(wěn)定而塌陷，液態(tài)金屬來不及填充就造成孔洞。另外，低熔點、高蒸氣壓合金元素蒸發(fā)導(dǎo)致氣孔，表面氧化膜在焊接過程中溶解到熔池中也會形成氣孔。

從氫氣孔的形成原理可知，表層物質(zhì)是氫元素的主要來源，因此選擇正確的焊前表面預(yù)處理可以有效地減少氫氣孔的產(chǎn)生。對于由小孔塌陷引發(fā)的氣孔，則要求選擇適當(dāng)?shù)谋Ｗo(hù)氣體并合理控制流量流速，在條件允許下采用高功率、高速度、大離焦量(負(fù)值)的焊接方式，可以進(jìn)一步消除氣孔的產(chǎn)生。

2.熱裂紋

鋁合金的焊接裂紋都是熱裂紋，與冷卻時間（或焊接速度）密切有關(guān)，主要有結(jié)晶裂紋和液化裂紋。鋁合金激光焊接產(chǎn)生的結(jié)晶裂紋是由于焊縫金屬結(jié)晶時在晶界處形成低熔點共晶化合物導(dǎo)致的，焊縫金屬氧化生成的Al2O3和AlN也會成為微裂紋的擴(kuò)展源。液化裂紋是熔化的鋁合金在凝固過程中局部塑性變形量超過其本身所能承受的變形量的結(jié)果。

目前常用的消除熱裂紋的方法是使用填充材料，即填絲，這能有效地防止焊接熱裂紋，提高接頭強度。此外，調(diào)整激光能量的輸入方式，合理選擇脈沖點焊時的脈沖波形，焊縫熔化凝固重復(fù)進(jìn)行，以降低熔池凝固時的凝固速度，這種在凝固過程中增加熱循環(huán)的控制方法同樣可以減少結(jié)晶裂紋。

3.Mg、Zn等元素的燒損

使用激光焊接鋁合金時，焊縫的加熱和凝固速度都非?？?，這使得Mg，Zn 等低熔點強化元素發(fā)生燒損，導(dǎo)致焊縫硬度和強度下降。Mg 的沸點為1 380 K，比Al 的2 727 K低，Mg首先蒸發(fā)燒損。燒損現(xiàn)象使得焊縫成型時的晶粒大小嚴(yán)重不均勻，從金屬學(xué)角度講，大晶粒的存在破壞合金元素的強化作用，導(dǎo)致焊縫的強度明顯比母材低。

防止合金元素的燒損主要從控制合金成分入手，在保證鋁合金質(zhì)量和接頭要求的前提下，降低Mg的含量，添加Mn、Si等元素。

四、鋁合金激光焊接的工藝參數(shù)

鋁激光焊接的工藝參數(shù)主要有: 功率密度、焊接速度、焦點位置、保護(hù)氣體種類及流量等，它們直接決定著焊縫成形。

1.功率密度

激光的功率密度是決定焊縫熔深的最主要因素。當(dāng)其他工藝參數(shù)保持不變時，隨著功率密度的增大，焊縫深寬比增大。因為功率密度增大時，蒸汽壓力能克服熔化成液態(tài)金屬的表面張力和靜壓力而形成小孔，小孔有助于吸收光束能量——“小孔效應(yīng)”。但是如果功率密度過大，使金屬強烈汽化，嚴(yán)重?zé)龘p合金，焊縫成型組織的晶粒過大，焊縫的硬度和強度均下降。并且，大量的光致等離子體的冷卻和屏蔽作用，使得熔深反而下降。

2.焊接速度

在其他工藝參數(shù)不變的情況下，熔深隨焊速的增加而減小，焊接效率隨焊速的增加而提高。但是速度過快，到達(dá)焊縫處的線能量密度較低，會使熔深達(dá)不到焊接要求；速度過慢，則線能量密度過高，母材過度熔化和燒損，降低接頭性能，甚至引發(fā)熱裂紋。因此，對一特定厚度的鋁合金工件，選擇確定激光功率密度之后，存在著既能維持合適的焊縫深寬比又不會使工件過熱的最佳焊速，這可以從以往的生產(chǎn)實踐中總結(jié)經(jīng)驗或者查閱相關(guān)文獻(xiàn)獲得。

3.焦點位置

研究表明，鋁合金激光焊接的焦點位置與熔深的關(guān)系如圖2所示。我們可以看出，熔深隨焦點位置的變化有一個跳躍性變化過程：當(dāng)焦點處于偏離工件表面較大(2 mm)時，工件表面光斑尺寸較大，因此光束能量密度較低，屬于以熱傳

導(dǎo)為主的熔化焊，熔深較淺； 而當(dāng)焦點靠近工件表面某一位置(2 mm)時，工件表面入射光束能量密度值增大到臨界值，產(chǎn)生小孔效應(yīng)，因此熔深發(fā)生跳躍性增加。經(jīng)試驗得到，當(dāng)焦點位置在工件表面上方1 mm 處時焊縫熔深最大。

圖2 焦點位置對焊縫熔深的影響

4.保護(hù)氣

和電子束焊接相比，激光焊接不需要真空環(huán)境，但焊接鋁合金需采用保護(hù)氣體，其目的是抑制光致等離子體，并排除空氣使焊縫免受污染。光致等離子體的形成不僅來自被離子化的金屬母材蒸汽，而且和保護(hù)氣體本身性質(zhì)也有很大的關(guān)系。通過增加電子與離子和中性原子三體碰撞來增加電子的復(fù)合速率，以降低等離子體中的電子密度。中性原子越輕，碰撞頻率越高，復(fù)合速率越高；另一方面，保護(hù)氣體本身的電離能應(yīng)該高，不致因氣體本身的電離而增加電子密度。鋁合金激光焊接傳統(tǒng)上采用的保護(hù)氣體主要有三種：Ar、N2、He。理論上He最輕且電離能最高，但是在較低功率、較高焊速下，由于等離子體很弱，不同保護(hù)氣體差別很小。研究表明，在相同條件下，使用N2容易誘導(dǎo)小孔，主要是N2和Al 之間可發(fā)生放熱反應(yīng)，生成的Al－N－O 三元化合物對激光的吸收率要高一些，純N2 會在焊縫中產(chǎn)生AlN 脆性相，同時易形成氣孔。而采用惰性氣體保護(hù)時，由于質(zhì)輕而逸出，氣孔形成機(jī)率小，因此采用混合氣體保護(hù)效果較好。現(xiàn)在也有采用Ar－O2，N2－O2等氣體進(jìn)行鋁合金激光焊接的研究越來越多。

五、先進(jìn)的鋁合金激光焊接技術(shù) 1.鋁合金的激光-電弧復(fù)合焊

現(xiàn)在激光焊接鋁合金還處于發(fā)展階段，設(shè)備成本高、接頭間隙允許度小、工件準(zhǔn)備工序要求嚴(yán)等制約了純激光焊接鋁合金的應(yīng)用。目前，激光-電弧復(fù)合焊在德國和日本等發(fā)達(dá)國家研究比較多，激光-電弧復(fù)合主要是激光與TIG電弧、MIG電弧及等離子體復(fù)合，分別如圖3、4所示。這種工藝在汽車制造業(yè)中已有一定的應(yīng)用，如德國大眾汽車公司的Phaeton前門上就有48處激光-M IG焊道，而且還可以用來焊接車體及輪軸。鋁合金激光-電弧復(fù)合焊很好地解決了激光焊接的功率、鋁合金表面對激光束的吸收率以及深熔焊的閾值等問題。這是因為焊接鋁合金時，激光與電弧的相互影響，可以克服單用激光或電弧焊方法自身的不足，產(chǎn)生良好的復(fù)合效應(yīng)——兩種熱源同時作用在一個相同區(qū)域的疊加效應(yīng)——高的能量密度導(dǎo)致了高的焊接速度，顯著提高焊接效率。

圖3 激光-TIG復(fù)合焊接鋁合金原理圖

圖4 激光-MIG復(fù)合焊接鋁合金原理圖

2.鋁合金的雙光束激光焊接

單束激光焊接鋁合金時，由于小孔的塌陷而容易產(chǎn)生氣孔。李俐群[10]等學(xué)者研究表明，采用如圖5所示的雙光束焊接鋁合金，焊縫成形美觀、無飛濺或凹坑等缺陷，對焊接參數(shù)適應(yīng)性更好；等離子體穩(wěn)定性提高；氣孔大大減少。這是因為采用雙光束激光焊接時，第一束激光產(chǎn)生熔池，并對焊接區(qū)域附近進(jìn)行預(yù)熱積累熱量。當(dāng)?shù)诙す庹丈湓撎帟r，更多的母材能夠熔化，從而使得形成焊縫更寬。同時，第二束激光能把第一束激光形成的小孔后壁氣化，防止其塌陷，大大減小了形成氣孔的幾率。雙光束激光焊接鋁合金的技術(shù)已經(jīng)在德國軍用飛機(jī)EADS進(jìn)氣管的焊接上得到了應(yīng)用。

圖5 雙光束激光焊接鋁合金的原理圖

3.鋁合金激光填絲焊技術(shù)

在新興的鋁合金焊接技術(shù)中，攪拌摩擦焊需要針對被焊母材的形狀和接口要求設(shè)計專用夾具，鋁合金激光填絲技術(shù)則解決了對工件裝夾、拼裝要求嚴(yán)的問題，而且用較小功率激光器就能實現(xiàn)厚板窄焊道的多層焊。另外通過調(diào)節(jié)焊絲成分，改善焊縫區(qū)組織性能，對裂紋等缺陷更易控制，顯著提高鋁合金焊接穩(wěn)定性與適應(yīng)性。鋁合金激光填絲焊示意圖如圖6所示。

圖6 鋁合金激光填絲焊示意圖

六、鋁合金激光焊接的前景展望

前面已經(jīng)提到，日本和德國等發(fā)達(dá)國家已經(jīng)開始將激光焊接鋁合金應(yīng)用于汽車制造業(yè)。由于鋁合金具有高比強度、耐銹蝕、熱穩(wěn)定性好、易成形、再生性好和簡化結(jié)構(gòu)等一系列優(yōu)點，在汽車業(yè)中倍受青睞。大量的對比研究和反復(fù)實踐證明，選用鋁合金材料是實現(xiàn)汽車輕量化的有效途徑。減輕汽車重量以降低能耗、減少污染、提高燃油效率，這是解決汽車節(jié)能和環(huán)保問題的最有效的措施。而激光焊接技術(shù)效率高、熱影響區(qū)小、能獲得良好的接頭質(zhì)量。在鋁合金頗受汽車業(yè)青睞的大環(huán)境下，激光焊接鋁合金將會成為越來越成熟的工藝，并被推廣至船舶制造行業(yè)和航空航天產(chǎn)業(yè)。其實，上文也已經(jīng)提到過，歐洲的空中客車已經(jīng)在使用激光焊接鋁合金的技術(shù)部分取代傳統(tǒng)的鉚接技術(shù)。這種自動化程度極高、質(zhì)量穩(wěn)定的焊接方式甚至能夠滿足載人航天和可重復(fù)使用航天器對焊接結(jié)構(gòu)的可靠性提出了更高的要求。我們可以預(yù)見，鋁合金激光焊接技術(shù)在近幾年將成為航天焊接研究領(lǐng)域工作者熱點之一。

第二篇：珠寶首飾貿(mào)易的激光焊接技術(shù)

很多珠寶商認(rèn)為，這是不可能修復(fù)或調(diào)整，如不銹鋼或鈦金屬制成的珠寶首飾。嗯，這是很難找人修理他們，但用大橋焊絲激光焊接機(jī)的工作很容易。

珠寶商在調(diào)整環(huán)有軟寶石，如珊瑚，珍珠，蛋白石和許多其他的問題，是熱，他們將被立即銷毀從一個珠寶商的火炬。鉆石，紅寶石，藍(lán)寶石，可以有一個珠寶商的火炬其實摸他們，他們不會打破。當(dāng)然這總是盡量避免使用。但許多其他的石頭，甚至是祖母綠，必須從環(huán)中刪除，從火炬的熱量可以用于焊接兩部分。

這提出了進(jìn)一步的問題時，石頭已經(jīng)擋板集。擋板的設(shè)置涉及被迫在石頭推擦超過金屬。這是一個單向的行動，你不能獎的金屬背面，取出結(jié)石，購買后焊接已完成，取代石頭和金屬擋板再次推。這種金屬現(xiàn)在毀了。

那么，如果你能留在原地的石頭和切割環(huán)，然后取出一塊更小的尺寸，然后焊接到一起再次使環(huán)？好吧，那只是完美，你幾乎可以做激光技術(shù)。

用激光焊接機(jī)，目前售價在$30,000和$50,000之間，你可以留在原地的石頭，并調(diào)整大小，然后焊接或兩件融合在一起。成功，這是可以做的原因是因為激光只點點的熱量?？梢晕赵谀愕氖汁h(huán)和激光焊接在一起。

激光器可用于各類金屬不銹鋼，鈦，鉑，銀，金。激光焊接實際上是一個融合的兩個金屬部分，所以沒有焊接或凌亂通量。焊接是最好的焊點強三倍。

小塊可高達(dá)0.2毫米的小焊接在一起，這就是小。最白金鍍銠給它白色的外觀，光澤，但是當(dāng)它被修復(fù)，它有鍍銠再次與激光技術(shù)，但不作為的焊縫是一個非常本地化的。

對于我來說焊料2環(huán)一起并排雙帶將大約需要20分鐘時間做焊接，我做了一些準(zhǔn)備工作。然后我需要在一種酸浴離開它，然后去酸浴和各種其他程序，把它清理干凈，所以采取了很多時間。激光焊接兩件一起可能需要三，四分鐘，有沒有后續(xù)治療。

本文出自：http:///shownews.asp?id=235

第三篇：水下激光焊接技術(shù)的應(yīng)用

水下激光焊接技術(shù)的應(yīng)用

海洋工程結(jié)構(gòu)因常年在海上工作，其工作環(huán)境極為惡劣，除受到結(jié)構(gòu)的工作載荷外，還要承受風(fēng)暴、波浪、潮流引起的附加載荷以及海水腐蝕、砂流的磨蝕、地震或寒冷地區(qū)冰流的侵襲。此外，石油天然氣的易燃易爆性對結(jié)構(gòu)也存在威脅。而且海洋結(jié)構(gòu)的主要部分在水下，服役后焊接接頭的檢查和修補很困難，費用也高，一旦發(fā)生重大結(jié)構(gòu)損傷或傾覆事故，將造成生命財產(chǎn)的嚴(yán)重?fù)p失。所以對海洋工程結(jié)構(gòu)的設(shè)計制造、材料選擇以及焊接施工等都有嚴(yán)格的質(zhì)量要求。而隨著海洋石油和天然氣工業(yè)的發(fā)展,海洋管道工程日益向深海挺進(jìn),我國作為一個發(fā)展中的沿海大國,國民經(jīng)濟(jì)要持續(xù)發(fā)展,就必須把海洋的開發(fā)和保護(hù)作為一項長期的戰(zhàn)略任務(wù)。大量的海底管道施工工程對水下焊接技術(shù)提出了新的要求。

水下焊接由于水的存在，使焊接過程變得更加復(fù)雜，并且會出現(xiàn)各種各樣陸地焊接所未遇到的問題，目前，世界各國正在應(yīng)用和研究的水下焊接方法種類繁多，應(yīng)用較成熟的是電弧焊。隨著水下焊接技術(shù)的發(fā)展，除了常用的濕法水下焊接、局部干法水下焊接和干法水下焊接以外，又出現(xiàn)了一些新的水下焊接方法。但是，從各國海洋開發(fā)的前景來看，水下焊接的研究遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能適應(yīng)形勢發(fā)展的需要。因此，加強這方面的研究，無論是對現(xiàn)在或?qū)?，都將是一項非常有意義的工作。

濕法水下焊接

濕法焊接中，水下焊接的基本問題表現(xiàn)最為突出。因此采用這類方法難以得到質(zhì)量好的焊接接頭，尤其在重要的應(yīng)用場合，濕法焊接的質(zhì)量難以令人滿意。但由于濕法水下焊接具有設(shè)備簡單、成本低廉、操作靈活、適應(yīng)性強等優(yōu)點。所以，近年來各國對這種方法仍在繼續(xù)進(jìn)行研究，特別是涂藥焊條和手工電弧焊，在今后一段時期還會得到進(jìn)一步的應(yīng)用。在焊條方面，比較先進(jìn)的有英國Hydroweld公司發(fā)展的Hydroweld FS水下焊條，美國的專利水下焊條7018’S 焊條，以及德國Hanover大學(xué)基于渣氣聯(lián)合保護(hù)對熔滴過渡的影響和保護(hù)機(jī)理所開發(fā)的雙層自保護(hù)藥芯焊條。美國的Stephen Liu等人在焊條藥皮中加入錳、鈦、硼和稀土元素，改善了焊接過程中的焊接性能，細(xì)化了焊縫微觀組織。水下焊條的發(fā)展促進(jìn)了濕法水下焊接技術(shù)的應(yīng)用。目前，在國、內(nèi)外都有采用水下濕法焊條電弧焊技術(shù)進(jìn)行水下焊接施工的范例。

藥芯焊絲的出現(xiàn)和發(fā)展適應(yīng)了焊接生產(chǎn)向高效率、低成本、高質(zhì)量、自動化和智能化方向發(fā)展的趨勢。英國TWI與烏克蘭巴頓研究所成功開發(fā)了一套水下濕法藥芯焊絲焊接的送絲結(jié)構(gòu)、控制系統(tǒng)及其焊接工藝。華南理工大學(xué)機(jī)電工程系劉桑、鐘繼光等人開發(fā)了一種藥芯焊絲微型排水罩水下焊接方法，從實用經(jīng)濟(jì)的角度出發(fā),完全依靠焊接時自身所產(chǎn)生的氣體以及水汽化產(chǎn)生的水蒸氣排開水而形成一個穩(wěn)定的局部無水區(qū)域,使得電弧能在其中穩(wěn)定的燃燒。微型排水罩的尺寸和結(jié)構(gòu)決定了焊接過程中無水區(qū)(局部排水區(qū))的大小和穩(wěn)定程度。除此之外，他們還通過復(fù)合濾光技術(shù)和水下CCD攝像系統(tǒng)，采集出了藥芯焊絲水下焊接電弧區(qū)域圖像，從而為水下濕法焊接電弧的機(jī)理分析及水下焊接過程控制奠定了基礎(chǔ)。

20081182069光信0802林裕

第四篇：激光焊接總結(jié)

激光焊接總結(jié)

就“鵬桑普”焊接板芯208片，分析總結(jié)！

自2011年8月18日整板裁剪好開始調(diào)試焊接起，24小時連續(xù)工作五天完成任務(wù)。前期我已對0.2mm銅板進(jìn)行焊接調(diào)試，就調(diào)試板可以完美焊接了?？墒呛附拥聡M(jìn)口鍍膜板時，又回出現(xiàn)焊接不上及焊點太大的問題。

經(jīng)過調(diào)試，同樣是0.2mm的銅板用不同的工藝焊接，后面發(fā)現(xiàn)主要有兩個問題：

1、銅板材質(zhì)不一樣，表面發(fā)光效果會影響激光焊接工藝；

2、鏡片：激光聚焦前面的保護(hù)鏡片，保護(hù)飛濺不傷害激光聚焦。保護(hù)鏡片透射率及清晰度一定要好。

在整批任務(wù)的完成過程中還出現(xiàn)了很多問題:

1、伺服電機(jī)卡死現(xiàn)象；------先調(diào)伺服電機(jī)5A編輯器不成功，后更換。（主要是Y軸方向不能靈活運動）

2、有漏焊及脫焊現(xiàn)象；------通過把銅板墊高氣壓加大，讓銅管與銅板更有效地接合后焊接。

3、德國進(jìn)口鍍膜銅板反面出現(xiàn)兩種顏色，一種很光潔（要求功率會相對高點），一種看起來有氧化現(xiàn)象（相對功率低點，而且容易焊接）；------工藝偏向光潔面，功率偏大，氧化面焊點較大，有銅飛濺。

4、在焊接過程中，因為功率太大，銅板飛濺也就很大，保護(hù)鏡片損害相當(dāng)嚴(yán)重，使用監(jiān)視器查看焊縫越來越模糊，越是模糊就越要加大功率，最后鏡片不能使用；------在保證焊點的前提下勁量調(diào)小功率，讓飛濺減小。鏡片稍模糊時用棉布搽拭干凈，鏡片嚴(yán)重模糊時更換鏡片。

5、在連續(xù)焊接24小時后，監(jiān)視器的電源無故失效；------更換類似電源。

6、在焊接過程中，由于工裝不完善經(jīng)常出現(xiàn)碰撞現(xiàn)象；------焊接過程中多注意觀察調(diào)節(jié)，要認(rèn)真、要專心的工作。

7、工裝不完善，剪板公差無法精確到1mm以下；------工裝要根據(jù)銅板與板芯中心對稱，剪板要求精準(zhǔn)。

8、焊接到最里面的時候，需要爬上平臺進(jìn)行調(diào)試很不方便。------把易焊的一面裝在里面。

經(jīng)過大批量焊接，機(jī)器穩(wěn)定了好多，我們也都學(xué)著能夠熟悉掌握它了！

第五篇：激光焊接技術(shù)的應(yīng)用及發(fā)展

科技文獻(xiàn)檢索作業(yè)

題目：激光焊接技術(shù)的應(yīng)用及發(fā)展班級：姓名：學(xué)號：

激光焊接技術(shù)的應(yīng)用及發(fā)展

高偉

（沈陽工業(yè)大學(xué) 材料科學(xué)與工程學(xué)院 遼寧 沈陽）

摘 要：激光焊接作為一種新型的焊接方法，已經(jīng)在越來越多的領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。本文對激光焊接技術(shù)的概況、國內(nèi)外激光焊接技術(shù)的研究現(xiàn)狀、激光焊接技術(shù)的應(yīng)用、激光焊接技術(shù)的發(fā)展等方面進(jìn)行了綜述。希望對激光焊接技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展有一個比較全面的了解。

關(guān)鍵字：激光焊接技術(shù) 應(yīng)用領(lǐng)域 發(fā)展

Abstract: As a new technology, laser welding is widely applied in mangy fields.The general situation of laser welding technology, the research situation of domestic and foreign laser welding technology, application of laser welding technology and the development tend of laser welding technology are summaries in this paper.Through this paper we get a quite comprehensive understanding to the laser welding technology application and development.Key words: laser welding, application fields, development 引 言

激光焊接作為一種新型的焊接技術(shù)已被廣泛的應(yīng)用于IT、醫(yī)療、電子、汽車、機(jī)械和航天等行業(yè)，為優(yōu)質(zhì)、高效、無污染和低成本的現(xiàn)代加工生產(chǎn)開辟了廣闊的前景。由于具有很高的適應(yīng)性、很強的加工能力以及更加先進(jìn)的質(zhì)量檢測手段，激光焊接在許多行業(yè)已經(jīng)逐步取代了一些傳統(tǒng)的焊接技術(shù)。

1激光焊接技術(shù)的概況

目前激光焊接是激光工藝技術(shù)應(yīng)用的核心內(nèi)容,同樣是目前大力發(fā)展的一種焊接技術(shù)。一些國外發(fā)達(dá)國家早已將激光焊接技術(shù)應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)方面,而國內(nèi)在開發(fā)激光焊接技術(shù)的時候,州門還要擬定起一個匹配于我國工業(yè)的發(fā)展規(guī)劃書。隨著工業(yè)制造的持續(xù)發(fā)展,高效的加工技術(shù)將會是未來工業(yè)發(fā)展的必然趨勢,而激光焊接則符合這一發(fā)展趨勢。通過長期實踐我們總結(jié)出,激光焊接在加工業(yè)的應(yīng)用面非常寬,激光焊接術(shù)較之常規(guī)焊接技術(shù)其焊接品質(zhì)更高,月加工更有效率。

激光焊接的特點是被焊接工件變形極小,焊接深度/寬度比高,熱影響區(qū)小,因此焊接質(zhì)量比傳統(tǒng)焊接方法高,它們在工業(yè)上的應(yīng)用越來越廣泛。激光焊接還具有不受磁場的影響,不局限于導(dǎo)電材料,不需要真空的工作條件并且焊接過程中不產(chǎn)生X射線等優(yōu)點。隨著制造部門把自動化技術(shù)應(yīng)用到焊接過程,激光和計算機(jī)控制的結(jié)合能夠更好更精確地控制焊接過程,從而提高產(chǎn)品質(zhì)量。保證激光焊接的質(zhì)量,也就是激光焊接過程監(jiān)測與質(zhì)量控制也已成為激光利用領(lǐng)域的重要內(nèi)容,包括利用電感、電容、聲波、光電等各種傳感器,通過電子計算機(jī)處理,針對不同焊接對象和要求,實現(xiàn)諸如焊縫跟蹤、缺陷檢測、焊縫質(zhì)量監(jiān)測等項目,通過反饋控制調(diào)節(jié)焊接工藝參數(shù),從而實現(xiàn)自動化激光焊接。激光可以用于對很多材料的焊接,碳鋼、低合金高強度鋼、不銹鋼、鋁合金和鈦合金等都可以用激光進(jìn)行焊接。一般來說,激光焊接的速度跟激光功率成正比,也受到工件的材料類型和厚度的影響。激光焊接的應(yīng)用也隨著激光焊接技術(shù)的發(fā)展而日趨廣泛,目前已涉及航空航天、武器制造、船舶制造、汽車制造、壓力容器制造、民用及醫(yī)用等多個領(lǐng)域。2激光焊接技術(shù)的研究現(xiàn)狀

目前,國內(nèi)一些激光設(shè)備與生產(chǎn)單位主要生產(chǎn)kW級的CO2激光設(shè)備和1 kW以下的固體YAG激光設(shè)備。對激光焊接研究主要集中在激光焊接等離子體形成機(jī)理、特性分析、檢測、控制、深熔激光焊接模擬、激光-電弧復(fù)合熱源的應(yīng)用、激光堆焊、超級鋼焊接、水下激光焊接、寬板激光拼焊、填絲激光焊、鋁合金激光焊、激光切割質(zhì)量控制等。

清華大學(xué)彭云等人分析了超細(xì)晶粒鋼的焊接性及激光焊接的特點,進(jìn)行了400 M Pa和800 M Pa 2 種超細(xì)晶粒鋼的激光焊接試驗,并與等離子弧焊接、MAG焊接進(jìn)行了比較。無論是碳鋼或經(jīng)合金強化的高強度鋼,還是通過特殊冶金加工的高強度鋼,在快速加熱和冷卻的激光焊條件下,一方面接頭的硬度大大高于母材,使接頭易產(chǎn)生裂紋;另一方面激光的再熱作用使HAZ出現(xiàn)軟化區(qū)。目前,對于高強度鋼激光焊接性方面的研究還不足,其應(yīng)用還缺少更多的數(shù)據(jù),需進(jìn)一步深入研究。

相關(guān)資料顯示,激光的高能量密度不但可以融化金屬,且還能夠?qū)⒔饘偻耆?而金屬在氣化后與激光束接觸,就會出現(xiàn)等離子體。等離子體可以吸收激光束,同時還能夠?qū)⒓す膺M(jìn)行反射,這樣就會導(dǎo)致光斑聚焦發(fā)生偏移,這在很大程度上都影響著激光的焊接質(zhì)量。因此控制等離子體,尉罷在激光焊接技術(shù)的主要問題。近年來國外開發(fā)了激光擺動法,其理論為將光束沿悍接方向反復(fù)擺動,時間在匙孔出現(xiàn)后和等離子體出現(xiàn)前,這樣有效的防止了等離子體的出現(xiàn)。而相關(guān)資料顯示,等離子體的內(nèi)質(zhì)密度為影響激光束傳輸?shù)暮诵囊?其可以經(jīng)磁場輻射遏制等離子體對激光束的屏蔽效應(yīng)。

另外,我們還進(jìn)行了一些難熔金屬的焊接,如鎢、鑰、祖等,這些金屬的熔點都在2600℃以上,用傳統(tǒng)的焊接方法成品率低且質(zhì)量不能保證,用激光焊接不僅工藝簡單,而且成品率均在98%以上。對熔點溫度相差很大的兩種不同的金屬進(jìn)行激光焊接,例如銅和鐵、鋼和金、鉻和欽、鐵和鑰、鎳和鉑等,都可收到很好的效果。激光焊接作為一種特殊的焊接工藝,正逐漸被人們所認(rèn)識和使用,隨著我國改革開放的不斷深入,激光焊接技術(shù)一定會得到矚目的發(fā)展。

3激光焊接技術(shù)的應(yīng)用

伴隨工業(yè)激光器的研發(fā)以及相關(guān)學(xué)者對焊接技術(shù)的研究,目前此技術(shù)已被廣泛應(yīng)用。不過因成本問題,應(yīng)用激光焊接的基本都是量產(chǎn)焊接的行業(yè),七以口造船業(yè)以及汽車制造業(yè)等等,同時很多投資較大的特殊行業(yè)也會應(yīng)尾激光焊接技術(shù)。在歐美地區(qū),激光焊接已被汽車業(yè)以及金屬加工業(yè)所廣泛應(yīng)用二而在中國,激光焊接術(shù)還僅僅被應(yīng)用在電氣等工業(yè)?，F(xiàn)階段很多發(fā)達(dá)國家的主要紹齊來源都要依附于汽車工業(yè),很多發(fā)達(dá)國家平均每年的汽車出產(chǎn)量少則數(shù)千萬計,所以,制造技術(shù)的完善及發(fā)展,始全緒日是相關(guān)學(xué)者的主要研究課題。利用激光焊接技術(shù),能夠有效的控制車體的質(zhì)量,而且還在很大程度上提高了車身的強度,最主要的是降低了汽車的生產(chǎn)成本。

近年來激光焊接技術(shù)已應(yīng)用于造船領(lǐng)域,一般的船用板材都需要達(dá)到一定的厚度,且焊縫較長,所以焊接后的翹曲以及變形為造船業(yè)的一大問題。相關(guān)資料顯示,通過普通焊接工藝,大概有四分之一的工作量都應(yīng)尾到了船板的整型中。因為激光焊接有較高的能量密度,同時光斑范圍較小,熱影響范圍較常規(guī)的弧焊要小很多,焊后無顯著的變形從而激卿旱接技術(shù)十分適用于造船業(yè)。通過激光對塑料施焊,在發(fā)達(dá)國家已是非常成熟的技術(shù),而此技術(shù)在國內(nèi)正處于發(fā)展中。常規(guī)塑料焊接基本都是以高頻焊、熱熔焊以及振動摩擦焊為主,上述焊接技術(shù)難以達(dá)到那些結(jié)構(gòu)繁瑣、加工精度高領(lǐng)域白舫目關(guān)要求。3.1激光焊接技術(shù)在汽車制造上的應(yīng)用

工業(yè)上的激光焊接技術(shù)是目前激光工業(yè)中的第三大領(lǐng)域,在當(dāng)今社會中已有大幅度的增長和廣泛的應(yīng)用。特別是在制造業(yè)的汽車產(chǎn)亞上,車身的部件大部分采用了激光的焊接技術(shù),已取代我國傳統(tǒng)的電阻電焊技術(shù)。激光焊接技術(shù)在國內(nèi)外都有廣泛的應(yīng)用。例如日本本田汽車車門框和各種材料上的激光焊接。美國的福特汽車的中央門柱焊接技術(shù)。通過幾個案例可以表明激戶己焊接技術(shù)在汽車車身的制造上是非?？扇〉?。激光技術(shù)不斷隨著社會改革發(fā)展而增加擴(kuò)大范圍,激光在工業(yè)上的用途也有了大幅度的提升。德國奧迪、奔馳、大眾、瑞典的沃爾沃等歐洲的汽車制造廠早在20世紀(jì)80年代就率先采用激光焊接車頂、車身、側(cè)框等鈑金焊接,20世紀(jì)90年代美國通用、福特和克萊斯勒公司竟相將激光焊接引入汽車制造,盡管起步較晚,但發(fā)展很快。意大利菲亞特在大多數(shù)鋼板組件的焊接裝配中采用了激光焊接,日本的日產(chǎn)、本田和豐田汽車公司在制造車身覆蓋件中都使用了激光焊接和切割工藝,高強鋼激光焊接裝配件因其性能優(yōu)良在汽車車身制造中使用得越來越多。激光焊接還廣泛應(yīng)用到變速箱齒輪、半軸、傳動軸、散熱器、離合器、發(fā)動機(jī)排氣管、增壓器輪軸及底盤等汽車部件的制造,成為汽車零部件制造的標(biāo)準(zhǔn)工藝。應(yīng)當(dāng)看到我國一些汽車制造廠家已經(jīng)在部分新車型中采用激光焊接技術(shù),而且從激光焊接技術(shù)本身研究的角度看,我國一些科研院所在一些具有特色的領(lǐng)域取得了具有特色的成果。隨著我國汽車工業(yè)的快速發(fā)展,激光焊接技術(shù)一定會在汽車制造領(lǐng)域取得豐碩的成果和廣泛的應(yīng)用。

在電子工業(yè)中對激光焊接技術(shù)需求也是必不可少的。主要應(yīng)用在顯像管的電子槍,且在這方面上獲得不錯成績,在日本的東芝公司中已成功的將焊接顯像電子槍裝配到線上。我國有幾個廠家也應(yīng)用了,華中理工大學(xué)所研發(fā)出來的激光焊接電子槍設(shè)備。另外,激光的焊接在續(xù)電器、電路引線、計算機(jī)配件中獲得較大成功。3.2塑料激光焊接的應(yīng)用

激光焊接是一項無振動焊接技術(shù),因此它特別適合用于鼠標(biāo)、移動電話、連接器等加工精密的電子元器件,以及那些需要以更清潔的方式來熔接的復(fù)雜部件,例如含有線路板的塑料制品、醫(yī)療設(shè)備等。在汽車工業(yè)中,激光焊接塑料技術(shù)可用于制造很多汽車零部件,激光還可以將塑料薄膜焊接在一起,操作過程可以完成的非?？臁?/p>

塑料激光焊接技術(shù)是一種變革性的短流程、數(shù)字化、知識化、綠色環(huán)保、先進(jìn)的近凈成形新技術(shù)，正在成為激光焊接領(lǐng)域的一個熱點；它具有成本低、速度快、加工方便、原材料適用范圍廣、實現(xiàn)精密數(shù)控容易、結(jié)合性和工藝性好等許多優(yōu)點$并且以其十分獨特的技術(shù)和經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢彌補了常規(guī)塑料連接方法的不足。在未來幾年，中國將有可能成為全球最大的塑料產(chǎn)品市場要使激光焊接技術(shù)在塑料材料高品質(zhì)，高附加值的加工領(lǐng)域獲得應(yīng)有的地位，這樣塑料激光焊接技術(shù)所帶來的巨大經(jīng)濟(jì)效益和社會效益是毋庸置疑的。3.3激光焊接在船舶制造上的應(yīng)用

船舶制造中，鋼板從儲存、運輸?shù)较铝锨懈睢⒀b配焊接等一直是增加變形的過程，特別是焊接，鋼板變形影響很大。很多船廠花費大量人力物力用于焊接變形的火工校正工作。據(jù)統(tǒng)計，單船焊接費用占到整個船體制造費用的30%以上。現(xiàn)在船東、船檢對船舶的質(zhì)量要求提高，特別是豪華游船，船體外觀要求很光順，而船廠為達(dá)此要求花費很高。而使用激光焊接，速度快，變形小，焊縫窄，光順美觀，節(jié)省了大量后續(xù)校正工作。激光焊接不僅是制造工藝上的變化，而且也帶來了船體結(jié)構(gòu)上的創(chuàng)新和變化。例如，美國在最新建造的新型船舶上廣泛使用高強度、低合金鋼的T形構(gòu)件，通過激光焊接技術(shù)的采用，令船舶的重量大幅降低。船用復(fù)雜結(jié)構(gòu)如“三明治”板、T型和I型結(jié)構(gòu)等，傳統(tǒng)焊接方法的熱輸人量大，易引起工件嚴(yán)重變形、熱影響區(qū)性能下降等問題;此外“三明治”結(jié)構(gòu)是在兩層薄板間加不同形式的撐板來實現(xiàn)整體結(jié)構(gòu)的強度提升和重量減輕，弧焊方法難以完成。采用激光焊接技術(shù)這些問題都可解決.激光焊接技術(shù)可改進(jìn)船舶設(shè)計的理念、減輕船舶的重量、降低船舶制造成本等。在歐洲，激光焊接已應(yīng)用于護(hù)衛(wèi)艦、輕型巡洋艦、大型游艇的焊接，它能夠提高板的有效載荷，滿足輕型設(shè)計要求，同時具有較高焊接速度。3.4其他領(lǐng)域

在其他行業(yè)中，激光焊接也逐漸增加，特別是在特種材料焊接方面，我國進(jìn)行了許多研究，如對BT20鈦合金、HE130合金、Li-ion電池等激光焊接。德國玻璃機(jī)械制造商Glamaco Coswig公司與IFW接合技術(shù)與材料實驗研究院合作開發(fā)出了一種用于平板玻璃的激光焊接新技術(shù)。

4激光焊接技術(shù)的發(fā)展

目前,在激光焊接技術(shù)研究與應(yīng)用方面處于世界領(lǐng)先水平的國家有德國、日本、瑞士和美國等國。橫流連續(xù)CO2激光加工設(shè)備的輸出功率可達(dá)20kW,脈沖N d∶YAG激光器的最大平均輸出功率也已達(dá)到4kW,并且實現(xiàn)了納秒級的脈沖寬度。激光焊接能夠?qū)崿F(xiàn)的材料厚度最大已達(dá)80mm,最小為0.05mm,大部分材料的激光焊接質(zhì)量均超過傳統(tǒng)焊接工藝。激光焊接技術(shù)正朝著低成本、高質(zhì)量的方向發(fā)展,具有很大的發(fā)展?jié)摿桶l(fā)展前景。可以預(yù)料,激光焊接工藝將逐步占據(jù)焊接領(lǐng)域的主要位置,并取代一些傳統(tǒng)落后的焊接方法。5結(jié)束語

激光焊接技術(shù)是集激光技術(shù)、焊接技術(shù)、自動化技術(shù)、材料技術(shù)、機(jī)械制造技術(shù)及產(chǎn)品設(shè)計為一體的綜合技術(shù)。汽車工業(yè)的發(fā)展對焊接質(zhì)量提出了更高的要求。激光焊以其高能量密度、深穿透、高精度、適應(yīng)性強等優(yōu)點,在汽車工業(yè)中充分發(fā)揮了其先進(jìn)、快速、靈活的加工特點,不僅在生產(chǎn)率方面高于傳統(tǒng)焊接方法,而且焊接質(zhì)量也得到了顯著的提高。激光焊接技術(shù)發(fā)展到今天,其逐步取代電弧焊、電阻焊等傳統(tǒng)焊接方法的趨勢已不可逆轉(zhuǎn)。在未來的21世紀(jì)中,激光焊接技術(shù)在材料連接領(lǐng)域必將起到至關(guān)重要的作用。

隨著技術(shù)和工藝方法的不斷進(jìn)步,激光作為非接觸柔性制造工具的特性將體現(xiàn)得更為明顯。激光制造必然成為便捷高效、綠色環(huán)保、節(jié)能降耗的先進(jìn)制造技術(shù),促進(jìn)我國工業(yè)領(lǐng)域的技術(shù)進(jìn)步和產(chǎn)品技術(shù)改造,滿足國民經(jīng)濟(jì)尤其是制造業(yè)的發(fā)展需要。

參考文獻(xiàn)

[1] 楊晉萍,孟勤.國內(nèi)外激光焊接現(xiàn)狀[J].激光技術(shù),1991(5):42～43.[2] 陸斌鋒, 蘆鳳桂等，激光焊接工藝的現(xiàn)狀與進(jìn)展[J].焊接，2008(4)：53～56.[3] 王家淳.激光焊接技術(shù)的發(fā)展與展望[J].激光技術(shù)，2001,25(1)：49～53.[4] 郭長亮.激光焊接技術(shù)的研究現(xiàn)狀與應(yīng)用[J].科技，2014.[5] 張文毓，激光焊接技術(shù)的研究現(xiàn)狀與應(yīng)用[J].新技術(shù)新工藝，2009(1):48～50.[6] 李少華，康蓉娣，激光焊接技術(shù)及其應(yīng)用[J].艦船防化，2011(4),32～36.[7] 劉必利,謝頌京等，激光焊接技術(shù)應(yīng)用及其發(fā)展趨勢[J].激光與光電子學(xué)進(jìn)展，2005,42(9):43～47.[8]陳飛，激光焊接技術(shù)在船舶制造中的應(yīng)用與前景[J].造船技術(shù)，2011(5):34～43.[9] 郭澤亮，激光焊接技術(shù)在艦船建造中的應(yīng)用[J].艦船科學(xué)技術(shù)，2005,27(4)：82～84.[10] 熊尚武, 激光技術(shù)的工業(yè)應(yīng)用與發(fā)展前景[J].工業(yè)技術(shù)，2014(10).[11] 李 慧,劉喜明等，塑料激光焊接技術(shù)的研究進(jìn)展[J].機(jī)械工程材料，2013,37(5)：1～5.[12]G.S.Booth.Manufacturing with Lasers, Developments and Opportunities[J].Welding in the Word ,2005,49(7):16～20.[13]Narendra B.Dahotre.Laser Welding[J].Materials and Manufacturing Processes,1999,14(4):191～211.[14]M.Kutsuna,S.Kitamura,K.Shibata,H.Sakamoto,K.Tsushima.Improvement of the Joint Performance in Laser Welding of Aluminium Alloys[J].Welding in the Word,2006,50(1):22～27.