激光焊接技术应用及其发展趋势

激光焊接是激光加工材料加工技术应用的重要方面之一。20世纪70年代主要用于焊接薄壁材料和低速焊接，焊接过程属于热传导型．即激光辐射加热工件表面，表面热量通过热传导向内部扩散，通过控制激光脉冲的宽度、能量、峰值功率和重复频率等参数，使工件熔化．形成特定的熔池。由于激光焊接作为一种高质量、高精度、低变形、高效率和高速度的焊接方法，随着高功率CO2和高功率的YAG激光器以及光纤传输技术的完善、金属钼焊接聚束物镜等的研制成功，使其在机械制造、航空航天、汽车工业、粉末冶金、生物医学微电子行业等领域的应用越来越广。目前的研究主要集中于CO2激光和YAG激光焊接各种金属材料时的理论．包括激光诱发的等离子体的分光、吸收、散射特性以及激光焊接智能化控制、复合焊接、     

H62 黄铜激光焊接性的研究

研究了激光焊接Ｈ６２黄铜时工艺参数对焊缝成形、内部缺陷及合金成分变化的影响规律。结果表明：激光焊接黄铜时线能量不宜过大，过大的线能量将导致飞溅严重，焊缝凹陷加剧、焊缝α相增多、晶粒粗大和焊缝硬度（强度）显著下降。采用大功率激光和大焊速焊接黄铜时焊缝热裂纹倾向增大。激光焊接线能量为１．３５～１．６５ｋＪ／ｃｍ、焦点位置为０．５～１．５ｍｍ时，可获得３ｍｍ厚黄铜板全熔透、无内部缺陷及锌损失小的焊缝。用夹片和盖片方法进行激光焊接可解决焊缝凹陷的问题。     

YAG激光与脉冲MIG复合焊

采用设计制造的复合焊接机头 ,研究了YAG激光 脉冲MIG电弧复合焊接铝合金时各种规范参数对焊缝成型的影响规律及激光与电弧的复合作用 .结果表明 ,在比较宽的参数范围内YAG激光 脉冲MIG复合焊接铝合金具有焊缝成型美观 ,无气孔等优点 ,熔深与激光单独焊相比增加 4倍 ,与脉冲MIG焊接相比增加 1倍以上 ,焊速显著提高 ,是一种理想的焊接工艺 .     

提高Nd:YAG固体激光加工系统焊接质量

在使用现有Nd：YAG固体激光加工系统进行激光焊接时，易产生某些加工缺陷．针对这些缺陷的产生机理进行了分析，并提出了相应的改进措施来避免或减少这些缺陷的产生．实验表明，通过改变激光束的入射角度、增加侧喷嘴喷气保护等改进措施，可以有效地提高焊接质量并延长系统中光学元器件的使用寿命．     

浅谈激光加工技术在下机制造中的应用

激光加工技术以其高精度、高效率、高质量的加工性能，已广泛应用于各行各业。通过激光打标可以使手机外观多样化与个性化。通过激光焊接可以大大简化模具的设计与加工，降低生产成本，激光加工技术在通讯产品制造中的应用已达到了无可替代的作用。本文着重介绍了激光打标与激光焊接的原理与特点，并列举了一些在手机产品中的典型应用，     

激光焊接工艺的质量控制

激光是辐射的受激发射光放大的简称,由于其独有的高亮度、高方向性、高单色性、高相干性,自诞生以来,其在工业加工中的应用十分广泛,成为未来制造系统共同的加工手段。用激光焊接加工是利用高辐射强度的激光束,激光束经过光学系统聚焦后,其激光焦点的功率密度为104~107W/cm2,加工工件置于激光焦点附近进行加热熔化,熔化现象能否产生和产生的强弱程度主要取决于激光作用材料表面的时间、功率密度和峰值功率。控制上述各参数就可利用激光进行各种不同的焊接加工。这种焊接工艺在未来工业事业中将会得到广泛的应用与研究。     

激光焊接工艺的质量控制

激光是辐射的受激发射光放大的简称,由于其独有的高亮度、高方向性、高单色性、高相干性,自诞生以来,其在工业加工中的应用十分广泛,成为未来制造系统共同的加工手段。用激光焊接加工是利用高辐射强度的激光束,激光束经过光学系统聚焦后,其激光焦点的功率密度为104¹07W/cm2,加工工件置于激光焦点附近进行加热熔化,熔化现象能否产生和产生的强弱程度主要取决于激光作用材料表面的时间、功率密度和峰值功率。控制上述各参数就可利用激光进行各种不同的焊接加工。这种焊接工艺在未来工业事业中将会得到广泛的应用与研究。     

锆4合金的CO_2激光焊接工艺研究

本文研究了锆４合金ＣＯ２激光焊接时的保护措施和适宜的激光焊接工艺参数．结果表明：试验确定的保护装置和工艺参数可以获得满意的锆合金激光焊接接头，其力学性能和母材相近，显著优于氩弧焊施焊的质量     

金刚石锯片的激光焊接

研究了激光焊接工艺参数对金刚石锯片焊接质量和焊缝成分组织及性能的影响．结果表明,激光功率、焊速、离焦量等对焊接质量有影响．焊缝组织由ａ－Ｆｅ和γ-（Ｆｅ,Ｎｉ）涸溶相组成．     

激光焊接工艺的质量控制

激光是辐射的受激发射光放大的简称,由于其独有的高亮度、高方向性、高单色性、高相干性,自诞生以来,其在工业加工中的应用十分广泛,成为未来制造系统共同的加工手段。用激光焊接加工是利用高辐射强度的激光束,激光束经过光学系统聚焦后,其激光焦点的功率密度为104～107W/cm2,加工工件置于激光焦点附近进行加热熔化,熔化现象能否产生和产生的强弱程度主要取决于激光作用材料表面的时间、功率密度和峰值功率。控制上述各参数就可利用激光进行各种不同的焊接加工。这种焊接工艺在未来工业事业中将会得到广泛的应用与研究。     

异厚度铝锂合金激光焊接温度场数值模拟研究

对异厚度铝锂合金激光拼焊的温度场进行ANSYS三维瞬态有限元分析。用过渡网格划分网格以保证焊缝处网格足够细小,从而提高计算精度和效率。热源模型选取高斯函数分布,移动热源的加载则利用ANSYS软件的APDL语言编写程序实现,同时利用多步循环来实现对激光焊接过程的模拟,得到相应的温度场分布。从模拟结果可看出,激光焊接过程温度场呈椭圆分布,焊件上形成了准稳态温度场。薄厚两板温度场存在差异,薄板温度场范围、熔池尺寸、熔化范围均大于厚板。为研究材料在激光加工过程的性能改变提供参考。     

基于等离子体特征信号的激光焊接过程动态监控技术研究进展

在大功率激光焊接过程中,激光辐照金属材料气化而产生等离子体,影响激光能量与工件之间的耦合,从而最终直接影响到激光焊接质量。光致等离子体的研究是大功率深熔焊领域的一个热点,也是焊接过程质量检测自动化中一个很有潜力的研究方向。近年来,基于等离子体特征信号的激光焊接过程动态监控技术研究主要集中在等离子体信号检测和激光焊接过程建模的方向。介绍了激光焊接中的光致等离子体行为,并对基于等离子体特征信号的激光焊接过程动态监控技术的国内外研究现状进行了分析,总结了目前该领域存在的问题,提出了未来的发展方向。     

热透镜效应对激光焊接模式及其过程稳定性的影响

热透镜效应是影响激光焊接质量的重要因素之一。本文描述了激光焊接的模式转变规律，实验测定了透镜焦距变化量与激光功率、激光作用时间的关系，研究了热透镜效应对焊接过程及焊缝成形的影响。结果发现，大功率激光焊接时，热透镜效应使聚焦透镜的焦距缩短并可能使焊接过程逐渐偏离预先设计的稳定焊接模式，从而导致焊接过程的不稳定和熔深的剧烈波动。并通过分析热透镜效应引起焊接模式转变的机理，提出了防止这种因热透镜效应引起的不稳定现象的措施。     

不锈钢薄板大功率激光点焊温度与应力特性研究

以0.5 mm厚的304不锈钢薄板为研究对象,采用热-结构间接耦合法,获取其在3 000 W功率光纤激光器点焊加工过程中温度场和应力场的分布特点及变化特性.在温度场模拟过程中采用修正的锥形热源模型,并将模拟得到的焊点形状与实验得到的形状进行对比.结果显示:运用该修正热源模拟得到的温度场分布特点与实际加工过程相吻合; 模拟得到熔池的凝固速度均在4 000 K·s^-1以上,属于远离平衡态的快速凝固; 在焊接过程中,计算域的最大等效应力均分布在夹具位置,且在熔池周围出现环状的高应力区.     

铝合金激光焊接变形测量

摘要： 首先从激光焊接铝合金薄板的激光光谱入手,发现波长为600～650 nm激光的光强几乎不变,选择了合适的窄带宽滤光片,使得CCD相机采集的整个焊接过程图片光强均一,整个过程不受焊接过程中激光光强的影响.然后在最佳的焊接参数下焊接,用2台CCD相机在脉冲信号下同时进行图像采集,通过匹配计算分析得到板件在整个焊接过程中全场三维变形量、形貌和应变,能够实时地再现变形过程,得到任意时刻的三维上的焊接变形量以及该时刻的形貌及应变.     

旋转磁场对激光焊缝金属显微组织的影响

研究了旋转磁场对激光焊304不锈钢、Al-12Si合金焊缝金属显微组织,以及304不锈钢与Al-12Si合金连接缺陷的影响．研究结果表明：旋转磁场能有效地对激光焊熔池中液态304不锈钢、A1：12Si合金进行搅拌,抑制柱状晶的产生,细化焊缝金属晶粒．磁场的旋转速率越高,对液态的电磁搅拌作用越强,焊缝金属的晶粒越细小、Al-12Si合金共晶组织越均匀．旋转磁场能消除304不锈钢与Al-12Si合金激光焊焊缝金属中的缺陷,提高304不锈钢与Al-12Si合金焊接接头的性能．     

激光功率与扫描速度对45钢薄板焊接温度场的影响

采用SYSWELD有限元模拟和激光焊接红外测温方法,研究了激光功率与扫描速度对45钢薄板焊接温度场的影响。结果表明,焊接温度随着激光功率的增大而升高,随着扫描速度的增大而降低,且在激光功率较大和扫描速度较低时,其变化对焊接温度影响较大。在激光快速加热/冷却条件下,不同参数下的焊接初始温度与终了温度存在差异,通过调整合适的激光参数可获得相对稳定的焊接温度分布。在热影响区作用下,各焊接节点温度下降相对缓慢,且这一过程随着激光功率和扫描速度的增加而逐渐延长。为了提高焊接效率而同时增大激光功率和扫描速度不利于热变形的控制。     

DP-TIG高速焊接工艺研究

深熔钨极气体保护焊(deep penetration TIG welding,DP-TIG焊)具有焊接熔深大的优点,在厚板焊接领域具有极大优势.为了拓展DP-TIG焊在薄板高速焊领域的应用,分别针对低碳钢和不锈钢板材,调整焊接电流、焊接速度、钨极锥角、气体成分等工艺参数,进行了薄板高速焊接工艺研究.结果表明:相对常规TIG焊,对于2 mm厚的低碳钢板焊接速度提高了75%,对于3 mm厚的不锈钢板,焊接速度提高了2倍多,并且随着钨极角度的减小,焊接速度可以进一步提高,如果保护气体中引入一定量的H₂可以进一步提高不锈钢DP-TIG焊的最大焊接速度.     

激光深熔焊接下临界功率的确定

在准稳态传热控制模型的基础上,推导了激光焊接热传导问题的有限差分方程。改变热物性参数(比热)替代相变潜热确定了热传导焊接的临界温度值,利用自编的MATLAB程序对有限差分方程进行求解,数值模拟了焊件的温度场。当材料表面刚好出现汽化时,激光焊接处于热传导焊与深熔焊之间的临界状态。在此临界状态下材料处于固相,可以避开材料的相变而简化模型。在此基础上,数值模拟了激光焊接时工件的热传导温度场,得到激光深熔焊接下临界功率的变化规律,即激光焊接的下临界功率随焊接速度的增加成一定比例地增加,为激光精密焊接中工艺参数的确定提供理论指导。