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激光焊接技术介绍

激光焊接是利用高能量密度的激光束作为热源的一种高效周密焊接方法。激光焊接是激光材料加工技术应用的重要方面之一。

中国的激光焊接处于世界先进水平，具备了使用激光成形超过12平方米的简洁钛合金构件的技术和力气，并投入多个国产航空科研工程的原型和产品制造中。2023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，中国激光焊接水平得到了世界确实定。

目录

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1技术原理

技术原理

工作设备

激光器分类

工艺参数

焊接特性

工艺比照

进展过程

优缺点

优点缺点

应用领域

制造业粉末冶金汽车工业电子工业生物医学其他

词条图册

激光焊接激光焊接可以承受连续或脉冲激光束加以实现。激光焊接的原理可分为热传导型焊接和激光深熔焊接。

功率密度小于104~105W/cm2为热传导焊，此时熔深浅、焊接速度慢。功率密度大于105~107W/cm2时，金属外表受热作用下凹成“孔穴”，形成

深熔焊，具有焊接速度快、深宽比大的特点。

其中热传导型激光焊接原理为：激光辐射加热待加工外表，外表热量通过热传导向内部集中，通过把握激光脉冲的宽度、能量、峰功率和重复频率等激光参数，使工件熔化，形成特定的熔池。

激光深熔焊接：用于齿轮焊接和冶金薄板焊接用的激光焊接机主要涉及激光深熔焊接。

激光深熔焊接原理：一般承受连续激光光束完成材料的连接，其冶金物理过程与电子束焊接极为相像，即能量转换机制是通过“小孔”〔Key-hole〕构造来完成的。

在足够高的功率密度激光照耀下，材料产生蒸发并形成小孔。

这个布满蒸气的小孔如同一个黑体，几乎吸取全部的入射光束能量，孔腔内平衡温度达

这个布满蒸气的小孔如同一个黑体，几乎吸取全部的入射光束能量，孔腔内平衡温度达2500℃左右，热量从这个高温孔腔外壁传递出来，使包围着这个孔腔四周的金属熔化。

小孔内布满在光束照耀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

周包围着固体材料〔而在大多数常规焊接过程和激光传导焊接中，能量首先沉积于工件外表，然后靠传递输送到内部〕。

孔壁外液体流淌和壁层外表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，小孔外的材料在连续流淌，随着光束移动，小孔始终处于流淌的稳定状态。

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，熔融金属充填着小孔移开后留下的空隙并随之冷凝，焊缝于是形成。

上述过程的全部这一切发生得如此快，使焊接速度很简洁到达每分钟数米。

工作设备

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，开头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头放射出激光。

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简洁进展。当这些介质以原子或分子形态被激发，便产生相位几乎一样且近乎单一波长的光束-激光。由于具同相位及单一波长，差异角均格外小，在被高度集中以供给焊接、切割及热处理等功能前可传送的距离相当长。

激光器分类

用于焊接的主要有两种激光,即CO2激光和Nd:YAG激光。CO2激光和Nd:YAG激光都是肉眼不行见红外光。

Nd:YAG激光：使用钕〔Nd〕为激发元素的钇铝石榴石晶棒〔Nd:YAG〕。

Nd:YAG激光产生的光束主要是近红外光,波长为1.06Lm,热导体对这种波长的光吸取率较高，对于大局部金属,它的反射率为20%~30%。只要使用标准的光镜就能使近红外波段的光束聚焦为直径0.25mm。

Nd:YAG激光功率一般能到达4000~6000W左右,现在最大功率已到达10000W。

CO2激光的光束为远红外光,波长为10.6Lm,大局部金属对这种光的反射率到达80%~90%，需要特别的光镜把光束聚焦成直径为0.75-0.1mm。

CO2激光功率却能轻易到达20000W甚至更大。

大功率的CO2激光通过小孔效应来解决高反射率的问题,当光斑照耀的材料外表熔化时形成小孔,这个布满蒸气的小孔如同一个黑体,几乎全部吸取入射光线的能量,孔腔内平衡温度达2500℃左右,在几微秒的时间

内,反射率快速下降。另外,CO2激光10kW以上大功率焊接时,假设使用氩气保护气体,常诱发很强的等离子体,使熔深变浅。因此,CO2激光大功率焊接时,常使用不产生等离子体的氦气作为保护气体。

用于激发高功率Nd:YAG