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1,激光焊接機原理闡述;
極光焊接技術(shù)—激光焊接是利用高能量的激光脈沖對材料進(jìn)行微小區域內的局部加熱，激光輻射的能量通過(guò)熱傳導向材料的內部擴散，將材料熔化后形成特定熔池。它是一種新型的焊接方式，主要針對薄壁材料、精密零件的焊接，可實(shí)現點(diǎn)焊、對接焊、疊焊、密封焊等，深寬比高，焊縫寬度小，熱影響區小、變形小，焊接速度快，焊縫平整、美觀(guān)，焊后無(wú)需處理或只需簡(jiǎn)單處理，焊縫質(zhì)量高，無(wú)氣孔，可精確控制，聚焦光點(diǎn)小，定位精度高，易實(shí)現自動(dòng)化。
2，激光焊接機主要種類(lèi)：
激光焊接機
激光焊接機又常稱(chēng)為激光焊機、鐳射焊機、激光冷焊機、激光氬焊機、能量負反饋激光焊接機、雷射焊接機、激光焊接設備等。按其工作方式?？煞譃榧す饽＞邿笝C（手動(dòng)激光焊接設備）、自動(dòng)激光焊接機、首飾激光焊接機、激光點(diǎn)焊機、光纖傳輸激光焊接機、振鏡焊接機、手持式焊接機等，專(zhuān)用激光焊接設備有傳感器焊機、矽鋼片激光焊接設備、鍵盤(pán)激光焊接設備。
可焊接圖形有：點(diǎn)、直線(xiàn)、圓、方形或由AUTOCAD軟件繪制的任意平面圖形。
3，激光焊接機參數：
功率密度
功率密度是加工中最關(guān)鍵的參數之一。采用較高的功率密度，在微秒時(shí)間范圍內，表層即可加熱至沸點(diǎn)，產(chǎn)生大量汽化。因此，高功率密度對于材料去除加工，如打孔、切割、雕刻有利。對于較低功率密度，表層溫度達到沸點(diǎn)需要經(jīng)歷數毫秒，在表層汽化前，底層達到熔點(diǎn)，易形成良好的熔融焊接。因此，在傳導型焊接中，功率密度在范圍在
脈沖波形
脈沖波形在焊接中是一個(gè)重要問(wèn)題，尤其對于薄片焊接更為重要。當高強度束射至材料表面，金屬表面將會(huì )有的能量反射而損失掉，且反射率隨表面溫度變化。在一個(gè)脈沖作用期間內，金屬反射率的變化很大。
脈沖寬度
脈寬是脈沖焊接的重要參數之一，它既是區別于材料去除和材料熔化的重要參數，也是決定加工設備造價(jià)及體積的關(guān)鍵參數。
離焦量的影響
焊接通常需要一定的離做文章一，因為焦點(diǎn)處光斑中心的功率密度過(guò)高，容易蒸發(fā)成孔。離開(kāi)焦點(diǎn)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。焦平面位于工件上方為正離焦，反之為負離焦。按幾何光學(xué)理論，當正負離焦平面與焊接平面距離相等時(shí)，所對應平面上功率密度近似相同，但實(shí)際上所獲得的熔池形狀不同。負離焦時(shí)，可獲得更大的熔深，這與熔池的形成過(guò)程有關(guān)。實(shí)驗表明，加熱材料開(kāi)始熔化，形成液相金屬并出現問(wèn)分汽化，形成市壓蒸汽，并以極高的速度噴射，發(fā)出耀眼的白光。與此同時(shí)，高濃度汽體使液相金屬運動(dòng)至熔池邊緣，在熔池中心形成凹陷。當負離焦時(shí)，材料內部功率密度比表面還高，易形成更強的熔池。
4，極光焊接機應用范圍
制造業(yè)
激光拼焊技術(shù)在國外轎車(chē)制造中得到廣泛應用，據統計2000年全球范圍內剪裁坯板激光拼焊生產(chǎn)線(xiàn)超過(guò)100條，年產(chǎn)轎車(chē)構件拼焊坯板7000萬(wàn)件，并繼續以較高速度增長(cháng)。國內生產(chǎn)引進(jìn)車(chē)型也采用一些剪裁坯板結構。日本以CO2激光焊代替閃光對焊進(jìn)行制鋼業(yè)軋鋼卷材的連接，在超薄板焊接的研究，如板厚100微米以下的箔片，無(wú)法熔焊，但通過(guò)有特殊輸出功率波形的YAG激光焊得以成功，顯示激光焊的廣闊前途。日本還在世界上首次成功開(kāi)發(fā)將YAG激光焊用于核反應堆中蒸氣發(fā)生器細管的維修等，在國內還進(jìn)行齒輪激光焊接技術(shù)。
粉末冶金
隨著(zhù)科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，許多工業(yè)技術(shù)上對材料特殊要求，應用冶鑄方法制造的材料已不能滿(mǎn)足需要。由于粉末冶金材料具有特殊的性能和制造優(yōu)點(diǎn)，在某些領(lǐng)域如汽車(chē)、飛機、工具刃具制造業(yè)中正在取代傳統的冶鑄材料，隨著(zhù)粉末冶金材料的日益發(fā)展，它與其它零件的連接問(wèn)題顯得日益突出，使粉末冶金材料的應用受到限制。在八十年代初期，激光焊以其獨特的優(yōu)點(diǎn)進(jìn)入粉末冶金材料加工領(lǐng)域，為粉末冶金材料的應用開(kāi)辟了新的前景，如采用粉末冶金材料連接中常用的釬焊的方法焊接金剛石，由于結合強度低，熱影響區寬特別是不能適應高溫及強度要求高而引起釬料熔化脫落，采用激光焊接可以提高焊接強度以!
汽車(chē)工業(yè)
20世紀80年代后期，千瓦級激光成功應用于工業(yè)生產(chǎn)，而今激光焊接生產(chǎn)線(xiàn)已大規模出現在汽車(chē)制造業(yè)，成為汽車(chē)制造業(yè)突出的成就之一。歐洲的汽車(chē)制造廠(chǎng)早在20世紀80年代就率先采用激光焊接車(chē)頂、車(chē)身、側框等鈑金焊接，90年代美國竟相將激光焊接引入汽車(chē)制造，盡管起步較晚，但發(fā)展很快。意大利在大多數鋼板組件的焊接裝配中采用了激光焊接，日本在制造車(chē)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(chē)車(chē)身制造中使用得越來(lái)越多，根據美國金屬市場(chǎng)統計，至2002年底，激光焊接鋼結構的消耗將達到70000t比1998年增加3倍。根據汽車(chē)工業(yè)批量大、自動(dòng)化程度高的特點(diǎn)，激光焊接設備向大功率、多路式方向發(fā)展。在工藝方面美國Sandia國家實(shí)驗室與PrattWitney聯(lián)合進(jìn)行在激光焊接過(guò)程中添加粉末金屬和金屬絲的研究，德國不萊梅應用光束技術(shù)研究所在使用激光焊接鋁合金車(chē)身骨架方面進(jìn)行了大量的研究，認為在焊縫中添加填充余屬有助于消除熱裂紋，提高焊接速度，解決公差問(wèn)題，開(kāi)發(fā)的生產(chǎn)線(xiàn)已在工廠(chǎng)投入生產(chǎn)。
電子工業(yè)
激光焊接在電子工業(yè)中，特別是微電子工業(yè)中得到了廣泛的應用。由于激光焊接熱影響區小、加熱集中迅速、熱應力低，因而正在集成電路和半導體器件殼體的封裝中，顯示出獨特的優(yōu)越性，在真空器件研制中，激光焊接也得到了應用，如鉬聚焦極與不銹鋼支持環(huán)、快熱陰極燈絲組件等。傳感器或溫控器中的彈性薄壁波紋片其厚度在0.05-0.1mm，采用傳統焊接方法難以解決，TIG焊容易焊穿，等離子穩定性差，影響因素多而采用激光焊接效果很好，得到廣泛的應用。
生物醫學(xué)
生物組織的激光焊接始于20世紀70年代，用激光焊接輸卵管和血管的成功焊接及顯示出來(lái)的優(yōu)越性，使更多研究者嘗試焊接各種生物組織，并推廣到其他組織的焊接。有關(guān)激光焊接神經(jīng)方面國內外的研究主要集中在激光波長(cháng)、劑量及其對功能恢復以及激光焊料的選擇等方面的研究，劉銅軍進(jìn)行了激光焊接小血管及皮膚等基礎研究的基礎上又對大白鼠膽總管進(jìn)行了焊接研究。激光焊接方法與傳統的縫合方法比較，激光焊接具有吻合速度快，愈合過(guò)程中沒(méi)有異物反應，保持焊接部位的機械性質(zhì)，被修復組織按其原生物力學(xué)性狀生長(cháng)等優(yōu)點(diǎn)將在以后的生物醫學(xué)中得到更廣泛的應用。
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中國內進(jìn)行了許多研究，如對BT20鈦合金、HEl30合金、Li-ion電池等激光焊接，德國開(kāi)發(fā)出了一種用于平板玻璃的激光焊接新技術(shù)。
5，激光焊接機主要特點(diǎn)：
激光焊接機的自動(dòng)化程度高焊接工藝流程簡(jiǎn)單。非接觸式的操作方法能夠達到潔凈、環(huán)保的要求。采用激光焊接機加工工件能夠提高工作效率，成品工件外觀(guān)美觀(guān)、焊縫小、焊接深度大、焊接質(zhì)量高。激光焊接機廣泛應用于牙科義齒的加工，鍵盤(pán)焊接，矽鋼片焊接，傳感器焊接，電池密封蓋的焊接等等方面。但激光焊接機的成本較高，對工件裝配的精度要求也較高，在這些方面仍有局限性。
6，發(fā)展歷史
在20世界70年代以前，由于高功率連續波形(CW)激光器尚未開(kāi)發(fā)出來(lái)，所以研究重點(diǎn)集中在脈沖激光焊接(PW)上。早期的激光焊接研究實(shí)驗大多數是利用紅寶石脈沖激光器，1ms脈沖典型的峰值輸出功率Pm為5KW左右，脈沖能量為1~5J，脈沖頻率就小于等于1赫茲。當時(shí)雖然能夠活的較高的脈沖能量，但這些激光器的平均輸出功率P卻相當低，這主要是由激光器很低的工作效率和發(fā)光物質(zhì)的受激性狀決定。激光器由于具有較高的平均功率，在它出現之后很快就成為點(diǎn)焊和縫焊的優(yōu)選設備，其焊接過(guò)程是通過(guò)焊點(diǎn)搭接而進(jìn)行的，直到1KW以上的連續功率波形激光器誕生以后具有真正意義的激光縫焊才得以實(shí)現。
焊接自動(dòng)化技術(shù)的現狀與展望
隨著(zhù)數字化技術(shù)日益成熟，代表處動(dòng)地接技術(shù)的數字焊機、數字化控制技術(shù)業(yè)已穩步進(jìn)入市場(chǎng)。三峽工程、西氣東輸工程、航天工程、船舶工程等國家大型基礎工程，有效地促進(jìn)了先進(jìn)焊接特別是焊接自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展與進(jìn)步。汽車(chē)及零部件的制造對焊接的自動(dòng)化程度要求日新月異。我國焊接產(chǎn)業(yè)逐步走向“高效、自動(dòng)化、智能化”。我國的焊接自動(dòng)化率還不足30%，同發(fā)達工業(yè)國家的80%差距甚遠。從20世紀未國家逐漸在各個(gè)行業(yè)推廣自動(dòng)焊的基礎焊接方式——氣體保護焊，來(lái)取代傳統的手工電弧焊，已初見(jiàn)成效?？梢灶A計在未來(lái)，國內自動(dòng)化焊接技術(shù)將以前所未有的速度發(fā)展。
高效、自動(dòng)化焊接技術(shù)的現狀
20世紀90年代，我國焊接界把實(shí)現焊接過(guò)程的機械化、自動(dòng)化作為戰略目標，已經(jīng)在職各行業(yè)的科技發(fā)展中付諸實(shí)施，在發(fā)展焊接生產(chǎn)自動(dòng)化，研究和開(kāi)發(fā)焊接生產(chǎn)線(xiàn)及柔性制造技術(shù)，發(fā)展應用計算機輔助設計與制造；藥芯焊絲由2%增長(cháng)到20%；埋弧焊焊材也將在10%的水平上繼續增長(cháng)。其中藥芯焊絲的增長(cháng)幅度明顯加大，在未來(lái)20年內會(huì )超過(guò)實(shí)芯焊絲，最終將成為焊接中心的主導產(chǎn)品。
未來(lái)的焊接自動(dòng)化技術(shù)的展望，發(fā)展趨勢！
電子技術(shù)、計算機微電子住處和自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展，推動(dòng)了焊接自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展。特別是數控技術(shù)、柔性制造技術(shù)和信息處理技術(shù)等單元技術(shù)的引入，促進(jìn)了焊接自動(dòng)化技術(shù)革命性的發(fā)展。
（1）焊接過(guò)程控制系統的智能化是焊接自動(dòng)化的核心問(wèn)題之一，也是我們未來(lái)開(kāi)展研究的重要方向。我們應開(kāi)展最佳控制方法方面的研究，包括線(xiàn)性和各種非線(xiàn)性控制。最具代表性的是焊接過(guò)程的模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )控制，以及專(zhuān)家系統的研究。
?。?）焊接柔性化技術(shù)也是我們著(zhù)力研究的內容。在未來(lái)的研究中，我們將各種光、機、電技術(shù)與焊接技術(shù)有機結合，以實(shí)現焊接的精確化和柔性化。用微電子技術(shù)改造傳統焊接工藝裝備，是提高焊接自動(dòng)化水平淡的根本途徑。將數控技術(shù)配以各類(lèi)焊接機械設備，以提高其柔性化水平，是我們當前的一個(gè)研究方向；另外，焊接機器人與專(zhuān)家系統的結合，實(shí)現自動(dòng)路徑規劃、自動(dòng)校正軌跡、自動(dòng)控制熔深等功能，是我們研究的重點(diǎn)。
?。?）焊接控制系統的集成是人與技術(shù)的集成和焊接技術(shù)與信息技術(shù)的集成。集成系統中信息流和物質(zhì)流是其重要的組成部分，促進(jìn)其有機地結合，可大大降低信息量和實(shí)時(shí)控制的要求。注意發(fā)揮人在控制和臨機處理的響應和判斷能力，建立人機圣誕的友好界面，使人和自動(dòng)系統和諧統一，是集成系統的不可低估的因素。
?。?）提高焊接電源的可靠性、質(zhì)量穩定性和控制，以及優(yōu)良的動(dòng)感性，也是我們著(zhù)重研究的課題。開(kāi)發(fā)研制具有調節電弧運動(dòng)、送絲和焊槍姿態(tài)，能探測焊縫坡開(kāi)頭、溫度場(chǎng)、熔池狀態(tài)、熔透情況，適時(shí)提供焊接規范參數的高性能焊機，并應積極開(kāi)發(fā)焊接過(guò)程的計算機模擬技術(shù)。使焊接技術(shù)由“技藝”向“科學(xué)”演變輥實(shí)現焊接自動(dòng)化的一個(gè)重要方面。本世紀頭十年，將是焊接行業(yè)飛速發(fā)展的有利時(shí)期。我們廣大焊接工作者任重而道遠，務(wù)必樹(shù)立知難而上的決心。抓住機遇，為我國焊接自動(dòng)化水平的提高而努力奮斗。
7，傳統焊接方法：
傳統常規電阻焊
它用來(lái)焊接薄金屬件，在兩個(gè)電極間夾緊被焊工件通過(guò)大的電流熔化電極接觸的表面，即通過(guò)工件電阻發(fā)熱來(lái)實(shí)施焊接。工件易變形，電阻焊通過(guò)接頭兩邊焊合，而激光焊只從單邊進(jìn)行，電阻焊所用電極需經(jīng)常維護以清除氧化物和從工件粘連著(zhù)的金屬，激光焊接薄金屬搭接接頭時(shí)并不接觸工件，再者光束還可進(jìn)入常規焊難以焊及的區域，焊接速度快。
傳統氬弧焊
使用非消耗電極與保護氣體，常用來(lái)焊接薄工件，但焊接速度較慢，且熱輸入比激光焊大很多，易產(chǎn)生變形。
等離子弧焊
與氬弧類(lèi)似，但其焊炬會(huì )產(chǎn)生壓縮電弧，以提高弧溫和能量密度，它比氬弧焊速度快、熔深大，但遜于激光焊。
電子束焊
它靠一束加速高能密度電子流撞擊工件，在工件表面很小密積內產(chǎn)生巨大的熱，形成"小孔"效應，從而實(shí)施深熔焊接。電子束焊的主要缺點(diǎn)是需要高真空環(huán)境以防止電子散射，設備復雜，焊件尺寸和形狀受到真空室的限制，對焊件裝配質(zhì)量要求嚴格，非真空電子束焊也可實(shí)施，但由于電子散射而聚焦不好影響效果。電子束焊還有磁偏移和X射線(xiàn)問(wèn)題，由于電子帶電，會(huì )受磁場(chǎng)偏轉影響，故要求電子束焊工件焊前去磁處理。X射線(xiàn)在高壓下特別強，需對操作人員實(shí)施保護。激光焊則不需 真空室和對工件焊前進(jìn)行去磁處理，它可在大氣中進(jìn)行，也沒(méi)有防X射線(xiàn)問(wèn)題，所以可在生產(chǎn)線(xiàn)內聯(lián)機操作，也可焊接磁性材料。
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