激光焊接

04月

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CO2激光器原理

YAG激光器原理

机器人激光自动焊接结构图

原理：
激光焊是一种以聚焦的激光束作为能源轰击焊件所产生的热量进行焊接的方法。由于激光具有折射、聚焦等光学性质，使得激光焊非常适合于微型零件和可达性很差的部位的焊接。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。由于其独特的优点，已成功应用于微、小型零件的精密焊接中。
激光焊接可以采用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。
热传导型激光焊接原理为：激光辐射加热待加工表面，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。
激光深熔焊接功率密度较高，工件吸收激光后迅速熔化乃至气化，熔化的金属在蒸汽压力作用下形成小孔激光束可直照孔底，使小孔不断延伸，直至小孔内的蒸气压力与液体金属的表面张力和重力平衡为止。小孔随着激光束沿焊接方向移动时，小孔前方熔化的金属绕过小孔流向后方，凝固后形成焊缝。这种焊接模式熔深大，深宽比也大。
特点：
①激光焊属于熔融焊接，以激光束为能源，冲击在焊件接头上。
②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。
③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。
④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。
分类：
（1）按控制方式可分为：手动式激光焊接机、自动激光焊接机、振镜式激光焊接机。
（2）按激光器可分为：YAG激光焊接机、半导体激光焊接机、光纤激光焊接机。
（3）按激光对工件的作用方式可分为：脉冲激光焊、连续激光焊。
（4）按作用在工件上的功率密度可分为：热传导焊（功率密度小于105W/cm²）和深熔焊（功率密度大于105W/cm²）。
激光焊接设备组成：
（1）激光焊接机：
激光焊接主机主要产生用来焊接的激光束，由电源、激光发生器、光路部分、控制系统等主要部分组成。

控制器

示教器

激光发生器

激光头

（2）冷却系统：
冷却系统为激光发生器提供冷却功能，一般配1-5匹功率的水循环冷水机。

水冷单元

（3）工作台或运动系统：
该系统用来实现激光焊接中，激光光束按特定的要求按焊接轨迹移动，实现激光的自动焊接功能，一般有工件运动。激光头固定，激光头运动，工件固定，或激光头和工件都移动。三种运动控制形式，整个系统通过CNC编程的方式编写运动控制程序来控制工作台按要求运动，并且经过简化的编程系统，具有操作简单，无需专业的技术或无学历基础也可快速的撑握，博特激光的工作台系统中如:机械手运动系统，二维、三维工作台、四轴联动工作台、龙门式焊接工作台、悬臂式工作台等等、都可实现精密的焊接运动控制。
（4）工装夹具：
一般在激光焊接加工过程中，激光焊接工装夹具主要用来固定焊接的工件，并使之可以重复装卸，重复定位，以利于激光的自动焊接。
（5）观察系统：
一般激光焊接机需配备观察系统，可以对工件进行实时显微观察，用于在编制焊接程序时利于精确定位和在焊接过程中检验焊接效果，一般配置CCD显示系统或显微镜。
常见激光焊接机：