第二章激光焊精选PPT.ppt

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1、第二章激光焊第1页，本讲稿共33页 2-1 2-1 激光焊概述激光焊概述激光焊概述激光焊概述 2-2 2-2 激光焊设备与工艺激光焊设备与工艺激光焊设备与工艺激光焊设备与工艺 2-3 2-3 典型材料的激光焊典型材料的激光焊典型材料的激光焊典型材料的激光焊 2-4 2-4 激光安全与防护激光安全与防护激光安全与防护激光安全与防护 本章目录本章目录第2页，本讲稿共33页 2-1 2-1 激光焊概述激光焊概述激光焊概述激光焊概述 激光焊（激光焊（激光焊（激光焊（Laser BeamLaser Beam Welding Welding，LBW LBW）是利用能）是利用能）是利用能）是利用能量密度极高

2、的激光束作为焊接热源的一种高效精密焊接量密度极高的激光束作为焊接热源的一种高效精密焊接量密度极高的激光束作为焊接热源的一种高效精密焊接量密度极高的激光束作为焊接热源的一种高效精密焊接方法。方法。方法。方法。与传统的焊接方法相比，激光焊具有能量密度高、穿与传统的焊接方法相比，激光焊具有能量密度高、穿与传统的焊接方法相比，激光焊具有能量密度高、穿与传统的焊接方法相比，激光焊具有能量密度高、穿透深、精度高、适应性强等优点。透深、精度高、适应性强等优点。透深、精度高、适应性强等优点。透深、精度高、适应性强等优点。世界上的第一个激光束于世界上的第一个激光束于世界上的第一个激光束于世界上的第一个激光束于1

3、9601960年利用闪光灯泡激发年利用闪光灯泡激发年利用闪光灯泡激发年利用闪光灯泡激发红宝石晶粒所产生，因受限于晶体的热容量，只能产红宝石晶粒所产生，因受限于晶体的热容量，只能产红宝石晶粒所产生，因受限于晶体的热容量，只能产红宝石晶粒所产生，因受限于晶体的热容量，只能产生很短暂的脉冲光束且频率很低。虽瞬间脉冲峰值能生很短暂的脉冲光束且频率很低。虽瞬间脉冲峰值能生很短暂的脉冲光束且频率很低。虽瞬间脉冲峰值能生很短暂的脉冲光束且频率很低。虽瞬间脉冲峰值能量可高达量可高达量可高达量可高达10106 6瓦，但仍属于低能量输出。瓦，但仍属于低能量输出。瓦，但仍属于低能量输出。瓦，但仍属于低能量输出。目前

4、使用钕为激发元素的钇铝石榴石晶棒和使用目前使用钕为激发元素的钇铝石榴石晶棒和使用目前使用钕为激发元素的钇铝石榴石晶棒和使用目前使用钕为激发元素的钇铝石榴石晶棒和使用COCO2 2为激发物的为激发物的为激发物的为激发物的COCO2 2激光已广泛用于金属的加工。激光已广泛用于金属的加工。激光已广泛用于金属的加工。激光已广泛用于金属的加工。第3页，本讲稿共33页一、激光束的基本特性一、激光束的基本特性一、激光束的基本特性一、激光束的基本特性 单色性好、方向性好、亮度高、相干性好。单色性好、方向性好、亮度高、相干性好。单色性好、方向性好、亮度高、相干性好。单色性好、方向性好、亮度高、相干性好。1 1、

5、单色性、单色性、单色性、单色性 单色性最好的是气体激光器产生的激光。单色性最好的是气体激光器产生的激光。单色性最好的是气体激光器产生的激光。单色性最好的是气体激光器产生的激光。He-NeHe-Ne激光器产生的激光器产生的激光器产生的激光器产生的632.8nm632.8nm谱线，线宽只有谱线，线宽只有谱线，线宽只有谱线，线宽只有1010-9-9nmnm。普通光源中单色性最好的用来作为长度基准器的普通光源中单色性最好的用来作为长度基准器的普通光源中单色性最好的用来作为长度基准器的普通光源中单色性最好的用来作为长度基准器的氪灯（氪灯（氪灯（氪灯（Kr86Kr86），其谱线宽度为），其谱线宽度为），其

6、谱线宽度为），其谱线宽度为4.710-3nm4.710-3nm。激激光光自然光自然光波长波长能能量量 激光的单色性比一般光高出激光的单色性比一般光高出激光的单色性比一般光高出激光的单色性比一般光高出10106 610107 7倍以上。倍以上。倍以上。倍以上。自然光由波长范围较宽的光自然光由波长范围较宽的光自然光由波长范围较宽的光自然光由波长范围较宽的光构成，而激光的谱线展宽极小，构成，而激光的谱线展宽极小，构成，而激光的谱线展宽极小，构成，而激光的谱线展宽极小，具有很好的单色性。具有很好的单色性。具有很好的单色性。具有很好的单色性。第4页，本讲稿共33页 2 2、方向性好、亮度高、方向性好、亮

7、度高、方向性好、亮度高、方向性好、亮度高 光源发出的激光平行传播的程度称为方向性。光源发出的激光平行传播的程度称为方向性。光源发出的激光平行传播的程度称为方向性。光源发出的激光平行传播的程度称为方向性。激光器输出的光束发散角度很小，可以小于或等于激光器输出的光束发散角度很小，可以小于或等于激光器输出的光束发散角度很小，可以小于或等于激光器输出的光束发散角度很小，可以小于或等于1010-3-31010-5-5弧度。弧度。弧度。弧度。激光通过直径为激光通过直径为激光通过直径为激光通过直径为D D 的孔径时，由于衍射会产生一的孔径时，由于衍射会产生一的孔径时，由于衍射会产生一的孔径时，由于衍射会产生

8、一定发散。定发散。定发散。定发散。激光的方向性带来两个结果激光的方向性带来两个结果激光的方向性带来两个结果激光的方向性带来两个结果 光源表面的亮度高；被照射地方光的照度大。光源表面的亮度高；被照射地方光的照度大。光源表面的亮度高；被照射地方光的照度大。光源表面的亮度高；被照射地方光的照度大。一个具有一个具有一个具有一个具有10MW 10MW 功率的功率的功率的功率的 He-Ne He-Ne 激光器可产生比太阳激光器可产生比太阳激光器可产生比太阳激光器可产生比太阳高几千倍的亮度，可在屏幕上形成面积很小但照度很大的高几千倍的亮度，可在屏幕上形成面积很小但照度很大的高几千倍的亮度，可在屏幕上形成面积

9、很小但照度很大的高几千倍的亮度，可在屏幕上形成面积很小但照度很大的光斑。光斑。光斑。光斑。第5页，本讲稿共33页 3 3、相干性好、相干性好、相干性好、相干性好 将统一光源发出的光分成两束，再使两束光重合将统一光源发出的光分成两束，再使两束光重合将统一光源发出的光分成两束，再使两束光重合将统一光源发出的光分成两束，再使两束光重合便产生明暗相间的条纹，这就是光的干涉。便产生明暗相间的条纹，这就是光的干涉。便产生明暗相间的条纹，这就是光的干涉。便产生明暗相间的条纹，这就是光的干涉。自然光由无数的原子与分子发射，产生波长各不相同的自然光由无数的原子与分子发射，产生波长各不相同的自然光由无数的原子与分

10、子发射，产生波长各不相同的自然光由无数的原子与分子发射，产生波长各不相同的杂乱光，合成后不能形成整齐有序的大振幅光波。杂乱光，合成后不能形成整齐有序的大振幅光波。杂乱光，合成后不能形成整齐有序的大振幅光波。杂乱光，合成后不能形成整齐有序的大振幅光波。激光的相位在时间上是保持不变的，合成后能形激光的相位在时间上是保持不变的，合成后能形激光的相位在时间上是保持不变的，合成后能形激光的相位在时间上是保持不变的，合成后能形成相位整齐、规则有序的大振幅光波。成相位整齐、规则有序的大振幅光波。成相位整齐、规则有序的大振幅光波。成相位整齐、规则有序的大振幅光波。正是由于激光的上述特点，人们将激光应用于焊正是

11、由于激光的上述特点，人们将激光应用于焊正是由于激光的上述特点，人们将激光应用于焊正是由于激光的上述特点，人们将激光应用于焊接领域。激光聚焦后在焦点上的功率密度可高达接领域。激光聚焦后在焦点上的功率密度可高达接领域。激光聚焦后在焦点上的功率密度可高达接领域。激光聚焦后在焦点上的功率密度可高达10106 610109 9W/cmW/cm2 2，比通常的焊接热源高几个数量级，成，比通常的焊接热源高几个数量级，成，比通常的焊接热源高几个数量级，成，比通常的焊接热源高几个数量级，成为一种理想的焊接热源。为一种理想的焊接热源。为一种理想的焊接热源。为一种理想的焊接热源。第6页，本讲稿共33页二、激光焊原理

12、及特点二、激光焊原理及特点二、激光焊原理及特点二、激光焊原理及特点 激光是激光活性物质（工作物质）受到激励，产生辐激光是激光活性物质（工作物质）受到激励，产生辐激光是激光活性物质（工作物质）受到激励，产生辐激光是激光活性物质（工作物质）受到激励，产生辐射，通过光放大而产生一种单色性好、方向性强、光亮度射，通过光放大而产生一种单色性好、方向性强、光亮度射，通过光放大而产生一种单色性好、方向性强、光亮度射，通过光放大而产生一种单色性好、方向性强、光亮度高的光束。经透射或反射镜聚焦后可获得直径小于高的光束。经透射或反射镜聚焦后可获得直径小于高的光束。经透射或反射镜聚焦后可获得直径小于高的光束。经透射

13、或反射镜聚焦后可获得直径小于0.01mm0.01mm、功率密度最高达、功率密度最高达、功率密度最高达、功率密度最高达10101212W/cmW/cm2 2的能束，可用作焊的能束，可用作焊的能束，可用作焊的能束，可用作焊接、切割及表面处理的热源。接、切割及表面处理的热源。接、切割及表面处理的热源。接、切割及表面处理的热源。一张纸在激光打印机中的历程一张纸在激光打印机中的历程 激光焊接的锯片激光焊接的锯片第7页，本讲稿共33页 激光焊是以聚焦的激光束作为能源照射到焊件接激光焊是以聚焦的激光束作为能源照射到焊件接激光焊是以聚焦的激光束作为能源照射到焊件接激光焊是以聚焦的激光束作为能源照射到焊件接缝处

14、所产生的热量进行焊接的方法。其实质上是激光缝处所产生的热量进行焊接的方法。其实质上是激光缝处所产生的热量进行焊接的方法。其实质上是激光缝处所产生的热量进行焊接的方法。其实质上是激光与非透明物质相互作用的过程，微观上是一个量子过与非透明物质相互作用的过程，微观上是一个量子过与非透明物质相互作用的过程，微观上是一个量子过与非透明物质相互作用的过程，微观上是一个量子过程，宏观上则表现为反射、吸收、加热、熔化、气化程，宏观上则表现为反射、吸收、加热、熔化、气化程，宏观上则表现为反射、吸收、加热、熔化、气化程，宏观上则表现为反射、吸收、加热、熔化、气化等现象。等现象。等现象。等现象。1 1、材料对激光的

15、吸收、材料对激光的吸收、材料对激光的吸收、材料对激光的吸收 激光焊时，激光照射到被焊接件的表面，与其发激光焊时，激光照射到被焊接件的表面，与其发激光焊时，激光照射到被焊接件的表面，与其发激光焊时，激光照射到被焊接件的表面，与其发生作用，一部分被反射，一部分进入焊件内部。生作用，一部分被反射，一部分进入焊件内部。生作用，一部分被反射，一部分进入焊件内部。生作用，一部分被反射，一部分进入焊件内部。激光焊的热效应取决于焊件吸收光束能量的程度，激光焊的热效应取决于焊件吸收光束能量的程度，激光焊的热效应取决于焊件吸收光束能量的程度，激光焊的热效应取决于焊件吸收光束能量的程度，常用常用常用常用吸收率吸收率

16、吸收率吸收率来表征。来表征。来表征。来表征。金属对激光的吸收率与激光波长、金属性质、温金属对激光的吸收率与激光波长、金属性质、温金属对激光的吸收率与激光波长、金属性质、温金属对激光的吸收率与激光波长、金属性质、温度、表面状况以及激光功率密度等因素有关。度、表面状况以及激光功率密度等因素有关。度、表面状况以及激光功率密度等因素有关。度、表面状况以及激光功率密度等因素有关。（一）激光焊的基本原理（一）激光焊的基本原理（一）激光焊的基本原理（一）激光焊的基本原理第8页，本讲稿共33页 2 2、材料的加热、熔化和气化、材料的加热、熔化和气化、材料的加热、熔化和气化、材料的加热、熔化和气化 激光光子入射

17、到金属晶体上，光子即与电子发生激光光子入射到金属晶体上，光子即与电子发生激光光子入射到金属晶体上，光子即与电子发生激光光子入射到金属晶体上，光子即与电子发生非弹性碰撞，将能量传递给电子，使电子由原来的低非弹性碰撞，将能量传递给电子，使电子由原来的低非弹性碰撞，将能量传递给电子，使电子由原来的低非弹性碰撞，将能量传递给电子，使电子由原来的低能级跃迁到高能级，而处于高能级的电子将在与其它能级跃迁到高能级，而处于高能级的电子将在与其它能级跃迁到高能级，而处于高能级的电子将在与其它能级跃迁到高能级，而处于高能级的电子将在与其它电子的碰撞以及与晶格的互相作用中进行能量的传递，电子的碰撞以及与晶格的互相作

18、用中进行能量的传递，电子的碰撞以及与晶格的互相作用中进行能量的传递，电子的碰撞以及与晶格的互相作用中进行能量的传递，最终转化为晶格的热振动能，最终转化为晶格的热振动能，最终转化为晶格的热振动能，最终转化为晶格的热振动能，引起材料温度升高，改变表引起材料温度升高，改变表引起材料温度升高，改变表引起材料温度升高，改变表面及内部温度。光能向热能的转换是在极短时间（约为面及内部温度。光能向热能的转换是在极短时间（约为面及内部温度。光能向热能的转换是在极短时间（约为面及内部温度。光能向热能的转换是在极短时间（约为1010-9 9s s）内完成的。在这个时间内，热能仅局限于材料的）内完成的。在这个时间内，

19、热能仅局限于材料的）内完成的。在这个时间内，热能仅局限于材料的）内完成的。在这个时间内，热能仅局限于材料的激光辐射区，而后通过热传导，热量由高温区传向低激光辐射区，而后通过热传导，热量由高温区传向低激光辐射区，而后通过热传导，热量由高温区传向低激光辐射区，而后通过热传导，热量由高温区传向低温区。温区。温区。温区。激光焊时，材料达到熔点所需时间为微秒级。脉冲焊时，激光焊时，材料达到熔点所需时间为微秒级。脉冲焊时，激光焊时，材料达到熔点所需时间为微秒级。脉冲焊时，激光焊时，材料达到熔点所需时间为微秒级。脉冲焊时，功率密度达到功率密度达到功率密度达到功率密度达到10105 5W/cmW/cm2 2时

20、，达到沸点只需几微秒；功率时，达到沸点只需几微秒；功率时，达到沸点只需几微秒；功率时，达到沸点只需几微秒；功率大于大于大于大于10106 6W/cmW/cm2 2时，材料急剧蒸发。时，材料急剧蒸发。时，材料急剧蒸发。时，材料急剧蒸发。第9页，本讲稿共33页 在连续激光深熔焊接时，由于蒸发，蒸气压力和蒸在连续激光深熔焊接时，由于蒸发，蒸气压力和蒸在连续激光深熔焊接时，由于蒸发，蒸气压力和蒸在连续激光深熔焊接时，由于蒸发，蒸气压力和蒸气反作用力等能克服熔化金属表面张力以及气反作用力等能克服熔化金属表面张力以及气反作用力等能克服熔化金属表面张力以及气反作用力等能克服熔化金属表面张力以及液体金属液体金

21、属液体金属液体金属静压力静压力静压力静压力而形成而形成而形成而形成“小孔小孔小孔小孔”。而。而。而。而“小孔小孔小孔小孔”类似于类似于类似于类似于“黑洞黑洞黑洞黑洞”，有助于对光束能量的吸收。，有助于对光束能量的吸收。，有助于对光束能量的吸收。，有助于对光束能量的吸收。壁聚焦效应壁聚焦效应壁聚焦效应壁聚焦效应:激光束射入小孔中时，由于激光束聚焦后激光束射入小孔中时，由于激光束聚焦后激光束射入小孔中时，由于激光束聚焦后激光束射入小孔中时，由于激光束聚焦后不是平行光束，与孔壁间形成一定的入射角，激光束照射到不是平行光束，与孔壁间形成一定的入射角，激光束照射到不是平行光束，与孔壁间形成一定的入射角，

22、激光束照射到不是平行光束，与孔壁间形成一定的入射角，激光束照射到孔壁上后，经多次反射而达到孔底，最终被完全吸收。孔壁上后，经多次反射而达到孔底，最终被完全吸收。孔壁上后，经多次反射而达到孔底，最终被完全吸收。孔壁上后，经多次反射而达到孔底，最终被完全吸收。第10页，本讲稿共33页 3 3、焊缝的形成、焊缝的形成、焊缝的形成、焊缝的形成 随着工件和光束做相对运动，由于剧烈蒸发产生的表随着工件和光束做相对运动，由于剧烈蒸发产生的表随着工件和光束做相对运动，由于剧烈蒸发产生的表随着工件和光束做相对运动，由于剧烈蒸发产生的表面张力使面张力使面张力使面张力使“小孔小孔小孔小孔”前沿的熔化金属沿某一角度得

23、到加速，前沿的熔化金属沿某一角度得到加速，前沿的熔化金属沿某一角度得到加速，前沿的熔化金属沿某一角度得到加速，在在在在“小孔小孔小孔小孔”后面的近表面处形成如图所示的熔流。后面的近表面处形成如图所示的熔流。后面的近表面处形成如图所示的熔流。后面的近表面处形成如图所示的熔流。“小小小小孔孔孔孔”后方液态金属由于散热的结果，温度迅速降低、凝后方液态金属由于散热的结果，温度迅速降低、凝后方液态金属由于散热的结果，温度迅速降低、凝后方液态金属由于散热的结果，温度迅速降低、凝固，形成连续的焊缝。固，形成连续的焊缝。固，形成连续的焊缝。固，形成连续的焊缝。小孔和熔融金属流动的示意图小孔和熔融金属流动的示意

24、图 第11页，本讲稿共33页（二）激光焊的特点（二）激光焊的特点（二）激光焊的特点（二）激光焊的特点 1 1、激光焊的优点、激光焊的优点、激光焊的优点、激光焊的优点 聚焦后功率密度可达聚焦后功率密度可达聚焦后功率密度可达聚焦后功率密度可达10105 5 10 107 7WWcmcm2 2，加热速度，加热速度，加热速度，加热速度快，热影响区窄，焊接应力和变形小，易于实现深熔焊快，热影响区窄，焊接应力和变形小，易于实现深熔焊快，热影响区窄，焊接应力和变形小，易于实现深熔焊快，热影响区窄，焊接应力和变形小，易于实现深熔焊和高速焊，特别适合于精密焊接和微细焊接。和高速焊，特别适合于精密焊接和微细焊接。

25、和高速焊，特别适合于精密焊接和微细焊接。和高速焊，特别适合于精密焊接和微细焊接。可获得深宽比大的焊缝，激光焊的深宽比目前已超可获得深宽比大的焊缝，激光焊的深宽比目前已超可获得深宽比大的焊缝，激光焊的深宽比目前已超可获得深宽比大的焊缝，激光焊的深宽比目前已超过过过过12:112:1，焊接厚件时可不开坡口一次成形。，焊接厚件时可不开坡口一次成形。，焊接厚件时可不开坡口一次成形。，焊接厚件时可不开坡口一次成形。适宜于常规焊接方法难以焊接的材料，如难熔金适宜于常规焊接方法难以焊接的材料，如难熔金适宜于常规焊接方法难以焊接的材料，如难熔金适宜于常规焊接方法难以焊接的材料，如难熔金属、热敏感性强的材料以及

26、热物理性能差异悬殊、尺寸属、热敏感性强的材料以及热物理性能差异悬殊、尺寸属、热敏感性强的材料以及热物理性能差异悬殊、尺寸属、热敏感性强的材料以及热物理性能差异悬殊、尺寸和体积悬殊的工件间焊接；也可用于非金属材料的焊接，和体积悬殊的工件间焊接；也可用于非金属材料的焊接，和体积悬殊的工件间焊接；也可用于非金属材料的焊接，和体积悬殊的工件间焊接；也可用于非金属材料的焊接，如陶瓷、有机玻璃等。如陶瓷、有机玻璃等。如陶瓷、有机玻璃等。如陶瓷、有机玻璃等。第12页，本讲稿共33页 可借助反射镜使光束达到一般焊接方法无法施焊的可借助反射镜使光束达到一般焊接方法无法施焊的可借助反射镜使光束达到一般焊接方法无法

27、施焊的可借助反射镜使光束达到一般焊接方法无法施焊的部位；部位；部位；部位；YAGYAG激光和半导体激光可通过光导纤维传输，可激光和半导体激光可通过光导纤维传输，可激光和半导体激光可通过光导纤维传输，可激光和半导体激光可通过光导纤维传输，可达性好，适用于微型零件和远距离的焊接。达性好，适用于微型零件和远距离的焊接。达性好，适用于微型零件和远距离的焊接。达性好，适用于微型零件和远距离的焊接。可穿过透明介质对密闭容器内的工件进行焊接，可穿过透明介质对密闭容器内的工件进行焊接，可穿过透明介质对密闭容器内的工件进行焊接，可穿过透明介质对密闭容器内的工件进行焊接，例如可焊接置于玻璃密封容器内的铍合金等剧毒

28、材料。例如可焊接置于玻璃密封容器内的铍合金等剧毒材料。例如可焊接置于玻璃密封容器内的铍合金等剧毒材料。例如可焊接置于玻璃密封容器内的铍合金等剧毒材料。激光束不受电磁干扰（电弧焊接及电子束焊接则激光束不受电磁干扰（电弧焊接及电子束焊接则激光束不受电磁干扰（电弧焊接及电子束焊接则激光束不受电磁干扰（电弧焊接及电子束焊接则受干扰），能精确的对准焊件。受干扰），能精确的对准焊件。受干扰），能精确的对准焊件。受干扰），能精确的对准焊件。不存在不存在不存在不存在 X X 射线的防护问题，也不需要真空保护。射线的防护问题，也不需要真空保护。射线的防护问题，也不需要真空保护。射线的防护问题，也不需要真空保护。

29、第13页，本讲稿共33页 2 2、激光焊的缺点、激光焊的缺点、激光焊的缺点、激光焊的缺点 难以焊接反射率较高的金属；高反射性及高导热性难以焊接反射率较高的金属；高反射性及高导热性难以焊接反射率较高的金属；高反射性及高导热性难以焊接反射率较高的金属；高反射性及高导热性材料如铝、铜及其合金等，焊接性会受激光所改变。材料如铝、铜及其合金等，焊接性会受激光所改变。材料如铝、铜及其合金等，焊接性会受激光所改变。材料如铝、铜及其合金等，焊接性会受激光所改变。对焊件加工、组装、定位要求准确；对焊件加工、组装、定位要求准确；对焊件加工、组装、定位要求准确；对焊件加工、组装、定位要求准确；最大可焊厚度受到限制，

30、厚度超过最大可焊厚度受到限制，厚度超过最大可焊厚度受到限制，厚度超过最大可焊厚度受到限制，厚度超过 19mm 19mm 的工件，的工件，的工件，的工件，生产线上不适合使用激光焊接；生产线上不适合使用激光焊接；生产线上不适合使用激光焊接；生产线上不适合使用激光焊接；能量转换效率太低，通常低于能量转换效率太低，通常低于能量转换效率太低，通常低于能量转换效率太低，通常低于10%10%；当进行中高能量的激光束焊接时，需使用等离子控当进行中高能量的激光束焊接时，需使用等离子控当进行中高能量的激光束焊接时，需使用等离子控当进行中高能量的激光束焊接时，需使用等离子控制器将熔池周围的离子化气体驱除，以确保焊道

31、的再出现；制器将熔池周围的离子化气体驱除，以确保焊道的再出现；制器将熔池周围的离子化气体驱除，以确保焊道的再出现；制器将熔池周围的离子化气体驱除，以确保焊道的再出现；焊道快速凝固，可能有气孔及脆化的顾虑；焊道快速凝固，可能有气孔及脆化的顾虑；焊道快速凝固，可能有气孔及脆化的顾虑；焊道快速凝固，可能有气孔及脆化的顾虑；设备一次性投资大。设备一次性投资大。设备一次性投资大。设备一次性投资大。第14页，本讲稿共33页三、激光焊的应用三、激光焊的应用三、激光焊的应用三、激光焊的应用 1 1、制造业应用、制造业应用、制造业应用、制造业应用激光拼焊技术在国外轿车制造中得到广泛的应用。激光拼焊技术在国外轿车

32、制造中得到广泛的应用。激光拼焊技术在国外轿车制造中得到广泛的应用。激光拼焊技术在国外轿车制造中得到广泛的应用。据统计，据统计，据统计，据统计，20002000年全球范围内剪裁坯板激光拼焊生产线年全球范围内剪裁坯板激光拼焊生产线年全球范围内剪裁坯板激光拼焊生产线年全球范围内剪裁坯板激光拼焊生产线超过超过超过超过100 100 条，年产轿车构件拼焊坯板条，年产轿车构件拼焊坯板条，年产轿车构件拼焊坯板条，年产轿车构件拼焊坯板7000 7000 万件，并继续万件，并继续万件，并继续万件，并继续以较高速度增长。国内生产的引进车型以较高速度增长。国内生产的引进车型以较高速度增长。国内生产的引进车型以较高速

33、度增长。国内生产的引进车型Passat Passat、Buick Buick、Audi Audi 等也采用了一些剪裁坯板结构。日本以等也采用了一些剪裁坯板结构。日本以等也采用了一些剪裁坯板结构。日本以等也采用了一些剪裁坯板结构。日本以 COCO2 2 激激激激光焊代替了闪光对焊进行制钢业轧钢卷材的连接；板厚光焊代替了闪光对焊进行制钢业轧钢卷材的连接；板厚光焊代替了闪光对焊进行制钢业轧钢卷材的连接；板厚光焊代替了闪光对焊进行制钢业轧钢卷材的连接；板厚 100 100 微米以下的箔片，无法熔焊，但通过有特殊输出功率波微米以下的箔片，无法熔焊，但通过有特殊输出功率波微米以下的箔片，无法熔焊，但通过有

34、特殊输出功率波微米以下的箔片，无法熔焊，但通过有特殊输出功率波形的形的形的形的YAGYAG激光焊得以成功，显示了激光焊的广阔前途。激光焊得以成功，显示了激光焊的广阔前途。激光焊得以成功，显示了激光焊的广阔前途。激光焊得以成功，显示了激光焊的广阔前途。日本还成功开发了将日本还成功开发了将日本还成功开发了将日本还成功开发了将YAGYAG激光焊用于核反应堆中蒸气发激光焊用于核反应堆中蒸气发激光焊用于核反应堆中蒸气发激光焊用于核反应堆中蒸气发生器细管的维修等；国内苏宝蓉等进行了齿轮激光焊技术。生器细管的维修等；国内苏宝蓉等进行了齿轮激光焊技术。生器细管的维修等；国内苏宝蓉等进行了齿轮激光焊技术。生器细

35、管的维修等；国内苏宝蓉等进行了齿轮激光焊技术。第15页，本讲稿共33页 2 2、粉末冶金领域、粉末冶金领域、粉末冶金领域、粉末冶金领域 随着科学技术的不断发展，许多工业技术上对材料随着科学技术的不断发展，许多工业技术上对材料随着科学技术的不断发展，许多工业技术上对材料随着科学技术的不断发展，许多工业技术上对材料特殊要求，应用冶铸方法制造的材料已不能满足需要。特殊要求，应用冶铸方法制造的材料已不能满足需要。特殊要求，应用冶铸方法制造的材料已不能满足需要。特殊要求，应用冶铸方法制造的材料已不能满足需要。由于粉末冶金材料具有特殊的性能和制造优点，在某些由于粉末冶金材料具有特殊的性能和制造优点，在某些

36、由于粉末冶金材料具有特殊的性能和制造优点，在某些由于粉末冶金材料具有特殊的性能和制造优点，在某些领域如汽车、飞机、工具刃具制造业中正在取代传统的领域如汽车、飞机、工具刃具制造业中正在取代传统的领域如汽车、飞机、工具刃具制造业中正在取代传统的领域如汽车、飞机、工具刃具制造业中正在取代传统的冶铸材料，随着粉末冶金材料的日益发展，与其它零件冶铸材料，随着粉末冶金材料的日益发展，与其它零件冶铸材料，随着粉末冶金材料的日益发展，与其它零件冶铸材料，随着粉末冶金材料的日益发展，与其它零件的连接问题显得日益突出，使粉末冶金材料的应用受到的连接问题显得日益突出，使粉末冶金材料的应用受到的连接问题显得日益突出，

37、使粉末冶金材料的应用受到的连接问题显得日益突出，使粉末冶金材料的应用受到限制。在八十年代初，激光焊以其独特的优点进入粉末限制。在八十年代初，激光焊以其独特的优点进入粉末限制。在八十年代初，激光焊以其独特的优点进入粉末限制。在八十年代初，激光焊以其独特的优点进入粉末冶金材料的加工领域，为粉末冶金材料的应用开辟了新冶金材料的加工领域，为粉末冶金材料的应用开辟了新冶金材料的加工领域，为粉末冶金材料的应用开辟了新冶金材料的加工领域，为粉末冶金材料的应用开辟了新的前景，如采用粉末冶金材料连接中常用的钎焊的方法的前景，如采用粉末冶金材料连接中常用的钎焊的方法的前景，如采用粉末冶金材料连接中常用的钎焊的方法

38、的前景，如采用粉末冶金材料连接中常用的钎焊的方法焊接金刚石，由于结合强度低，热影响区宽特别是不能焊接金刚石，由于结合强度低，热影响区宽特别是不能焊接金刚石，由于结合强度低，热影响区宽特别是不能焊接金刚石，由于结合强度低，热影响区宽特别是不能适应高温及强度要求高而引起钎料熔化脱落，采用激光适应高温及强度要求高而引起钎料熔化脱落，采用激光适应高温及强度要求高而引起钎料熔化脱落，采用激光适应高温及强度要求高而引起钎料熔化脱落，采用激光焊接可以提高焊接强度以及耐高温性能。焊接可以提高焊接强度以及耐高温性能。焊接可以提高焊接强度以及耐高温性能。焊接可以提高焊接强度以及耐高温性能。第16页，本讲稿共33页

39、 3 3、汽车工业、汽车工业、汽车工业、汽车工业2020世纪世纪世纪世纪8080年代后期，千瓦级激光成功应用于工业生年代后期，千瓦级激光成功应用于工业生年代后期，千瓦级激光成功应用于工业生年代后期，千瓦级激光成功应用于工业生产，而今激光焊接生产线已大规模出现在汽车制造业，产，而今激光焊接生产线已大规模出现在汽车制造业，产，而今激光焊接生产线已大规模出现在汽车制造业，产，而今激光焊接生产线已大规模出现在汽车制造业，成为汽车制造业突出的成就之一。德国奥迪、奔驰、大成为汽车制造业突出的成就之一。德国奥迪、奔驰、大成为汽车制造业突出的成就之一。德国奥迪、奔驰、大成为汽车制造业突出的成就之一。德国奥迪、

40、奔驰、大众、瑞典的沃尔沃等欧洲的汽车制造厂早在众、瑞典的沃尔沃等欧洲的汽车制造厂早在众、瑞典的沃尔沃等欧洲的汽车制造厂早在众、瑞典的沃尔沃等欧洲的汽车制造厂早在2020世纪世纪世纪世纪8080年年年年代就率先采用激光焊接车顶、车身、侧框等钣金焊接；代就率先采用激光焊接车顶、车身、侧框等钣金焊接；代就率先采用激光焊接车顶、车身、侧框等钣金焊接；代就率先采用激光焊接车顶、车身、侧框等钣金焊接；9090年代美国通用、福特和克莱斯勒公司竟相将激光焊接引年代美国通用、福特和克莱斯勒公司竟相将激光焊接引年代美国通用、福特和克莱斯勒公司竟相将激光焊接引年代美国通用、福特和克莱斯勒公司竟相将激光焊接引入汽车制

41、造。意大利菲亚特在大多数钢板组件的焊接装入汽车制造。意大利菲亚特在大多数钢板组件的焊接装入汽车制造。意大利菲亚特在大多数钢板组件的焊接装入汽车制造。意大利菲亚特在大多数钢板组件的焊接装配中采用了激光焊接，日本的日产、本田和丰田汽车公配中采用了激光焊接，日本的日产、本田和丰田汽车公配中采用了激光焊接，日本的日产、本田和丰田汽车公配中采用了激光焊接，日本的日产、本田和丰田汽车公司在制造车身覆盖件中都使用了激光焊接和切割工艺，司在制造车身覆盖件中都使用了激光焊接和切割工艺，司在制造车身覆盖件中都使用了激光焊接和切割工艺，司在制造车身覆盖件中都使用了激光焊接和切割工艺，高强钢激光焊接装配件因其性能优良

42、在汽车车身制造中高强钢激光焊接装配件因其性能优良在汽车车身制造中高强钢激光焊接装配件因其性能优良在汽车车身制造中高强钢激光焊接装配件因其性能优良在汽车车身制造中使用得越来越多，根据统计，至使用得越来越多，根据统计，至使用得越来越多，根据统计，至使用得越来越多，根据统计，至20022002年底，激光焊接钢年底，激光焊接钢年底，激光焊接钢年底，激光焊接钢结构的消耗将达到结构的消耗将达到结构的消耗将达到结构的消耗将达到70000t70000t，比，比，比，比19981998年增加年增加年增加年增加3 3倍。倍。倍。倍。第17页，本讲稿共33页 4 4、电子工业、电子工业、电子工业、电子工业 激光焊接

43、在电子工业中，特别是微电子工业中得激光焊接在电子工业中，特别是微电子工业中得激光焊接在电子工业中，特别是微电子工业中得激光焊接在电子工业中，特别是微电子工业中得到了广泛应用。由于激光焊接热影响区小加热集中迅到了广泛应用。由于激光焊接热影响区小加热集中迅到了广泛应用。由于激光焊接热影响区小加热集中迅到了广泛应用。由于激光焊接热影响区小加热集中迅速、热应力低，因而正在集成电路和半导体器件壳体速、热应力低，因而正在集成电路和半导体器件壳体速、热应力低，因而正在集成电路和半导体器件壳体速、热应力低，因而正在集成电路和半导体器件壳体的封装中，显示出独特的优越性。在真空器件研制中，的封装中，显示出独特的优

44、越性。在真空器件研制中，的封装中，显示出独特的优越性。在真空器件研制中，的封装中，显示出独特的优越性。在真空器件研制中，激光焊接也得到了应用，如钼聚焦极与不锈钢支持环、激光焊接也得到了应用，如钼聚焦极与不锈钢支持环、激光焊接也得到了应用，如钼聚焦极与不锈钢支持环、激光焊接也得到了应用，如钼聚焦极与不锈钢支持环、快热阴极灯丝组件等；传感器或温控器中的弹性薄壁快热阴极灯丝组件等；传感器或温控器中的弹性薄壁快热阴极灯丝组件等；传感器或温控器中的弹性薄壁快热阴极灯丝组件等；传感器或温控器中的弹性薄壁波纹片其厚度在波纹片其厚度在波纹片其厚度在波纹片其厚度在0.050.1mm0.050.1mm，采用传统焊

45、接方法难以采用传统焊接方法难以采用传统焊接方法难以采用传统焊接方法难以解决，解决，解决，解决，TIG TIG 焊容易焊穿，等离子弧焊稳定性差，影响因素焊容易焊穿，等离子弧焊稳定性差，影响因素焊容易焊穿，等离子弧焊稳定性差，影响因素焊容易焊穿，等离子弧焊稳定性差，影响因素多而采用激光焊效果很好，因此得到广泛的应用。多而采用激光焊效果很好，因此得到广泛的应用。多而采用激光焊效果很好，因此得到广泛的应用。多而采用激光焊效果很好，因此得到广泛的应用。第18页，本讲稿共33页 5 5、生物医学、生物医学、生物医学、生物医学生物组织激光焊接始于生物组织激光焊接始于生物组织激光焊接始于生物组织激光焊接始于2

46、0 20 世纪世纪世纪世纪70 70 年代，年代，年代，年代，KlinkKlink等及等及等及等及 jainjain 用激光焊接输卵管和血管的成功显示出激光焊独用激光焊接输卵管和血管的成功显示出激光焊独用激光焊接输卵管和血管的成功显示出激光焊独用激光焊接输卵管和血管的成功显示出激光焊独特的优越性，使更多的研究者尝试焊接各种生物组织，特的优越性，使更多的研究者尝试焊接各种生物组织，特的优越性，使更多的研究者尝试焊接各种生物组织，特的优越性，使更多的研究者尝试焊接各种生物组织，并推广到其它组织的焊接。有关激光焊接神经方面，并推广到其它组织的焊接。有关激光焊接神经方面，并推广到其它组织的焊接。有关激

47、光焊接神经方面，并推广到其它组织的焊接。有关激光焊接神经方面，目前国内外的研究主要集中在激光波长、剂量及其对目前国内外的研究主要集中在激光波长、剂量及其对目前国内外的研究主要集中在激光波长、剂量及其对目前国内外的研究主要集中在激光波长、剂量及其对功能恢复以及激光焊料的选择等方面的研究，刘铜军功能恢复以及激光焊料的选择等方面的研究，刘铜军功能恢复以及激光焊料的选择等方面的研究，刘铜军功能恢复以及激光焊料的选择等方面的研究，刘铜军进行了激光焊接小血管及皮肤等基础研究的基础上又进行了激光焊接小血管及皮肤等基础研究的基础上又进行了激光焊接小血管及皮肤等基础研究的基础上又进行了激光焊接小血管及皮肤等基础

48、研究的基础上又对大白鼠胆总管进行了焊接研究。激光焊接方法与传对大白鼠胆总管进行了焊接研究。激光焊接方法与传对大白鼠胆总管进行了焊接研究。激光焊接方法与传对大白鼠胆总管进行了焊接研究。激光焊接方法与传统的缝合方法比较，激光焊接具有吻合速度快，愈合统的缝合方法比较，激光焊接具有吻合速度快，愈合统的缝合方法比较，激光焊接具有吻合速度快，愈合统的缝合方法比较，激光焊接具有吻合速度快，愈合过程中没有异物反应，保持焊接部位的机械性质，被过程中没有异物反应，保持焊接部位的机械性质，被过程中没有异物反应，保持焊接部位的机械性质，被过程中没有异物反应，保持焊接部位的机械性质，被修复组织按其原生物力学性状生长等优

49、点，必将在以修复组织按其原生物力学性状生长等优点，必将在以修复组织按其原生物力学性状生长等优点，必将在以修复组织按其原生物力学性状生长等优点，必将在以后的生物医学中得到更广泛的应用。后的生物医学中得到更广泛的应用。后的生物医学中得到更广泛的应用。后的生物医学中得到更广泛的应用。第19页，本讲稿共33页 6 6、其它领域、其它领域、其它领域、其它领域在其它行业中，激光焊接也逐渐增加特别是在特种材料在其它行业中，激光焊接也逐渐增加特别是在特种材料在其它行业中，激光焊接也逐渐增加特别是在特种材料在其它行业中，激光焊接也逐渐增加特别是在特种材料焊接中国内进行了许多研究焊接中国内进行了许多研究焊接中国内

50、进行了许多研究焊接中国内进行了许多研究，如对如对如对如对BT20BT20钛合金、钛合金、钛合金、钛合金、HE130 HE130 合合合合金、金、金、金、Li-ion Li-ion 电池等激光焊接，德国玻璃机械制造商电池等激光焊接，德国玻璃机械制造商电池等激光焊接，德国玻璃机械制造商电池等激光焊接，德国玻璃机械制造商 Glamaco CoswigGlamaco Coswig公司与公司与公司与公司与IFWIFW接合技术与材料实验研究院接合技术与材料实验研究院接合技术与材料实验研究院接合技术与材料实验研究院合作开发出了一种用于平板玻璃的激光焊接新技术。合作开发出了一种用于平板玻璃的激光焊接新技术。合