激光焊接
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激光焊接范文第1篇
1激光焊接技术对汽车制造领域的积极意义
激光焊接技术在汽车制造领域中的应用,既受到激光焊接技术本身的优越性影响,同时也是受到汽车制造行业的整体发展和市场需要的改变所影响。激光焊接技术对汽车制造领域带来的积极意义主要表现在一下几个方面。
1.1满足了消费者对汽车的造型感与功能性并重的要求
汽车制造并不是一个新鲜的行业,它的存在已经有几百年的历史,但是在过去相当长的一个时期内,汽车制造的重点在汽车的功能性和实用性上。随着家用轿车的不断增加,汽车制造行业越来越重视对家用轿车市场的份额占领。家用轿车的一个特性就是除了传统的汽车功能以外,外形上的美感成为消费者选择购买对象的重要参考因素,激光焊接技术运用到汽车制造行业里,能够帮助汽车制造商更好的解决这个问题。
1.2为汽车制造行业的竞争提供了有力的竞争手段
市场竞争已经是市场经济环境下任何一个行业都避免不了的问题。对于汽车制造行业而言,激光焊接技术的出现,能够帮助他们利用更先进的焊接技术对汽车进行焊接,既保证优秀的焊接质量,同时这种新型的焊接技术不会在重量上对汽车带来负面的影响,轻便、耐腐、耐磨,这种先进的技术会给汽车制造注入新的活力与动力。
1.3符合汽车制造规模化的发展趋势
规模化已经成为汽车制造行业的重要趋势,规模化的一个重要目的就是优化效率。在汽车制造的整个流程中,焊接工作是一个重要的衔接环节,这个环节的所用时间和所耗劳动力对整个汽车制造流程的效率产生重要的影响。采用激光焊接技术,能够大大提高在焊接环节的工作效率,符合汽车制造优化效率,规模化发展的前景和趋势。
2激光焊接技术在汽车制造工业中的应用
与传统的焊接方式和焊接装备相比,激光焊接的特点是单位时间内融化的面积大,焊接的效率高,可以采用自动化的方式进行,大大节省了制造过程中的劳动力成本。另外,激光焊接技术比较均匀,晶粒很小,不需要其他的填充物质,通过这种焊接方式焊接出来的焊缝比较美观和干净。具体到汽车制造的不同环节上,激光焊接技术的具体方式也有所不同,主要有以下几种焊接方式。
2.1激光焊接
齿轮是汽车制造中一个重要部件,激光焊接技术在汽车制造中的最早应用,就是在变速器的齿轮焊接上。变速器的齿轮对于自身的重量和运转速度都有较高的要求,既要有高质量的焊接,同时这种焊接技术的净度要高,不能给齿轮本身带来更多的负担。于是激光焊接技术的高效精准最早就被引入到变速器的齿轮焊接上。在20世纪80年代,以克莱斯勒为代表的美国三大汽车制造公司纷纷将该项技术引进到他们的汽车制造中。这种焊接技术不仅给提高了传动部件的焊接效率和焊接质量,更是节省了生产资料。这也使得美国的汽车制造技术一直处于世界汽车制造的领先地位。近些年,随着汽车制造材质的不断演进,激光焊接也受到越来越多的关注和重视,传统的汽车制造材料已经不能满足功能性和美观性兼顾的需要,汽车制造行业开始越来越多的引进新型铝、镁等轻质材料。这种轻质材料对焊接方法和焊接技术的要求很高,传统的点焊方法会导致铝、镁形成金属键化合物,这种化合物会影响焊接的使用效果和使用寿命,而激光焊接恰好能解决传统焊接带来的这些不利问题,所以激光焊接已经逐渐成为整个汽车制造工艺的标准楷模,是目前汽车制造中主要推崇的焊接方法。
2.2激光拼焊
拼焊技术在汽车制造中的运用较为普遍,特别是汽车车身的制造上,拼焊技术是重要的环节。传统的汽车车身制造方式是先冲压后焊接。这种焊接方式的特点就是将各个部分冲压成型以后然后再焊接起来,这样操作的结果就是各个已经成型的部件往往不能很好的融合在一起,或者即使焊接融合效果也差强人意。激光拼焊技术的出现,为这个问题带来了解决的方案。激光拼焊改变了以往的车身制造顺序,它的特点在于先将不同的部分焊接在一起,然后再冲压成型。采用这种技术可以根据汽车车身的不同部位来选择不同材质的钢板进行焊接,这也是当今世界上最先进的汽车车身焊接技术。激光焊接可以减少钢板在厚度、涂层和材质的相关局限性,采用激光平焊技术可以有效减少零件的使用数量,降低制造成本和提高焊接的精准度,这种拼焊方式不仅能带来效率的提高,经过考察更是能节省10%以上的生产成本。国内外诸多汽车公司已经开始采用此项技术,例如大众、通用和奇瑞公司等,这项技术必然会越来越多的应用到汽车制造的其他各个环节中。
2.3激光复合焊接技术
激光复合焊接技术实质上是对激光焊接技术的另一种改进,激光复合焊接技术其实是将激光和电弧的焊接技术进行综合,单纯的激光焊接技术虽然先进,但是任何一种技术在保有其优越性的同时也必然会存在着不足,因为没有一种技术可以做到完美没有任何缺陷和瑕疵。激光复合焊接技术的优势在于可以提高激光焊接技术的稳定性,并且焊接的速度与效率比单纯的激光焊接技术还要高上许多。另外,单纯的激光焊接是受热面积较窄但是焊缝较深,而电弧焊接的一个显著优越性就是通过导热焊接的受热面积较广。这样进行融合的激光复合焊接技术就可以做到既保证焊缝的深度又保证较大的受人面积,可以大大提高焊接的工作效率和工作质量。这也是目前国家汽车制造工业中的一项重要技术方式。
激光焊接范文第2篇
[关键词]汽车；激光焊接；缺陷
中图分类号：TG456.7 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）15-0257-01
0.引言
在近几十年的时间里，激光应用技术得到了飞速的发展。德国大众汽车制造厂早在20世纪80年代就率先采用激光焊接白车身顶盖与侧围、侧围、车门等钣金焊接。激光作为一种优异的材料加工热源得到了越来越广泛的应用，其范围也日益广泛。从电子工业到机械制造领域，激光加工技术变得越来越成熟。在汽车制造领域，激光加工技术得到了广泛的应用和发展。其中激光熔焊、激光钎焊技术正是在白车身制造的推动下开发出来的一项新的连接技术。
1.汽车白车身的激光焊接原理
汽车白车身的焊接是汽车生产过程中的一个重要环节，白车身的焊接质量直接关系到整车的质量和使用寿命，关系到车主的人身财产安全，因此在焊接过程中，一定要保证白车身的焊接质量，只有这样才能从根本上保证白车身质量。激光焊接技术就是利用激光束作为能源照射所要焊接的地方，使所要焊接的地方产生热量以此对白车身进行焊接。这是因为激光了易产生极高的热量，同时激光束也可以集中在一点上，产生更好的焊接效果。现阶段，激光焊接主要有两种基本方式，一是传热焊接，二是深熔焊接。传热焊接法是焊接时白车身金属材料吸收激光产生的能量，通过热传递方式使将热量由表面传递给金属内部，焊接时表面和内部金属熔化，形成一定量的熔液，熔液凝固后将两个部件连接在一起。深熔焊接法是，材料表面吸收激光气化，熔化的金属在气化产生的压力下被挤到周围，形成一个小孔，这样随着激光在焊接件上的移动熔化的金属会回流到小孔中，最终将两部分焊接在一起。
2.激光焊接的功能和特点
某品牌汽车是国产技术领先、品质优良的高档豪华轿车，是高科技的结晶。主焊线白车身的侧围与顶盖的焊接采用激光焊，使白车身的焊接质量大幅度提高，为该汽车公司生产品质卓越的高级轿车提供了保证。以该车型为例，具体说明其特点：
2.1激光熔焊及激光钎焊的特点
（1）激光熔焊的特点。a.功率密度高，加热集中，焊缝热影响区小；b.获得较小的焊缝宽度；G直线性好，可以焊接一般焊接方法难以达到的部位，传播距离长；d.可以焊接难熔的材料；e.一台激光焊机可以用于多个T位的焊接；f.激光对焊接接头具有“净化作用”，使焊缝金属强度高、韧性好、机械性能好；g.激光焊的缺点是有焊缝腐蚀的危险；h.激光焊接动作均由机器人完成，实现了精确定位的同时，也使得生产时间缩短30%。（2）激光钎焊主要特点。a.激光钎焊焊接速度快，噪声小；b.可精确调节和控制热输入，热影响区和变形小，可以焊接特殊结构；c.可钎焊几何形状复杂的工件；热输入更低，镀锌层烧损更少；d.焊缝成形美观、质量稳定，焊后仅需简单处理甚至无需处理；e.通过外光路系统可以使光束改变方向和传播路径，因而可以方便的与机器人连接构成柔性加工系统；f.由于在激光填丝钎焊时被连接件问的间隙被渗透.焊缝具有防腐性。当采用适当的工艺参数，焊缝可不经处理进行油漆。
3.影响激光钎焊质量的因素影响
3.1主要缺陷。（1）毛孔：正常的毛孔（比微小毛孔大）的直径最大不超过1.0mm。当毛孔的直径小于0.2mm时就是微小毛孔；当毛孔的直径大于1.0mm，就被称为空洞。（2）熔焊型焊缝：在焊缝中没有焊料，焊缝的样子就像是激光熔焊焊缝。（3）低劣的焊料连接：焊条未在加工件的侧面连接起来。在焊缝连接的位置处，焊缝看起来“散成一缕缕的”。（4）焊料的单面连接：焊料只与一个侧面连接了起来。（5）香肠现象：加工件没有连接起来，在焊缝处焊料笔直地伸展堆积。（6）焊缝不规则：焊缝塌陷或凸起。（7）鳞状堆积：焊缝表面不光滑，显得很粗糙。（8）焊缝开头/焊缝结尾问题：在加工件的边缘会出现焊缝填充不足或过剩的现象，或者是在轨迹上发现有未熔化的焊条残余。
3.2白车身生产中质量缺陷产生的可能原因
（1）激光设备的原因：脏了的保护玻璃镜片或激光器中老化的弧光灯都会降低激光的功率。（2）激光的焦点位置不正确。当激光焦点的直径太小时，太多的激光能量被集中在焊条上，因此使焊料变得过热，而同时加工件的侧边却没有得到足够的加热，这样焊料就不容易流到加工件的缝隙中去。而激光焦点的直径太大时，激光能量不集中，焊不牢。（3）焊条的原因：焊条预热温度错误；焊条材料合金成分改变（这样就有可能不符合加工要求）；焊条引导的速度不恒定或是与激光设备加工头速度不相符。（4）其它辅助设备的原因：由于熔液的凝固而引起的气体分子的泄漏。由于程序给定错误的进给速度或是机器人速度出现波动。（5）间隙尺寸：被焊接零部件之间的间隙尺寸超过激光设备要求。
4.汽车激光焊接的质量控制对策
（1）设备保养。在汽车激光焊接的质量缺陷及影响的因素中，提到了大多数质量缺陷都是由于设备故障造成的，因此日常的设备保养和维修显得尤为重要。以下总结了激光设备保养的几个要求：每天检测保护玻璃镜片，对损坏的镜片及时更换。每天需清理夹具的焊接飞溅残留物并紧固夹具的固定螺栓。每周检查激光器中的弧光灯，及时更换老化的弧光灯。对一些辅助设备例如机器人、送丝机构等等都需进行一些日常保养。（2）焊接工件的尺寸精度要求。激光焊对焊件装配精度要求也非常高，如工件装配精度或光束定位精度达不到要求，很容易造成焊接缺陷，所以良好而精确的夹紧技术是激光焊接的保证。普通焊接对被焊接零件间的配合间隙要求在2mm左右，而激光焊接理想的情况是配合间隙越小越好，通常在白车身生产中以被焊接零件间的配合间隙0.2mm来控制。（3）白车身功能尺寸的质量控制。根据现场白车身激光焊接质量控制经验，成立一个尺寸小组对影响激光焊接质量的关键尺寸进行监控是很有必要的。尺寸小组由测量部门、生产部门、质保部门、样板部门组成。小组成员定期召开尺寸会议讨论并解决出现的尺寸偏差。测量部门需每天对关键尺寸进行测量并提供相应的报告，生产部门需及时的反馈信息，质保部门对产生的质量问题进行判定，并协同样板部门制定解决方案。激光焊质量检测手段为了保证焊缝质量，该公司采用多种方法进行检验，并制定详细严格的返修计划，以确保白车身的强度。
激光焊接范文第3篇
Abstract: Laser welding technology of laser materials rocessing is one imortant asect, its high-intensity laser beam radiation to the metal surface, by laser interaction with metal, so that the formation of weld metal melting. Because of its unique advantages, laser welding technology in machinery, automobile, steel, medical and other industrial deartments have been increasingly widely used. This article describes the main advantages of laser welding and limitations, the choice of arameters, the welding characteristics of common engineering materials, alication etc.
关键词:激光焊接技术焊接特性应用
Keywords: Shock weldingWelding characteristicsAlication1
一、引言
激光焊接技术是激光器在材料加工方面的一个重要应用。高功率CO2及高功率YAG激光器的出现,开辟了激光焊接的新领域。
二、激光焊接的主要优点与局限性
因为激光焊接具有其独特的优点:(1)激光功率密度高,可以对高熔点、难熔金属或两种材料进行焊接;(2)聚焦光斑小,加热速度快,作用时间短,热影响区小,热变形可忽略;(3)激光焊接属于非接触焊接,无机械应力和机械变形;(4)激光焊接装置易于与计算机联机,能精确定位,实现自动焊接,而且激光可通过玻璃在真空中焊接;(5)激光焊接可在大气中进行,无环境污染;等
3 工艺参数的选择激光焊接参数是决定焊接能力的重要因素,对焊接质量也有影响,激光焊接加工条件参数主要有功率密度、脉冲波形、脉冲宽度、离焦量、焊接速度、保护气体等。功率密度是激光加工中最关键的参数之一,采用较高的功率密度(即工件上功率密度>106 W/cm2)。随着熔化层加厚,热阻增加,熔化区温度继续上升。当金属表面温度达到沸点时,发射率又一次迅速下降,铜为19%,钢为14%。根据铜和钢在室温、熔点、沸点时的绝对反射率,若需保证金属表面维持在熔、沸点间传递能量,根据热传导方程则可求出不同时刻焊接以上两种材料所需激光功率密度的相对值。
四、激光焊接特性
4.1 碳钢与普通合金钢
碳钢激光焊接效果良好,其焊接质量取决于杂质含量,低碳沸腾钢由于硫、磷的含量高,并不适合激光焊接。低碳镇静钢由于低的杂质含量,焊接效果就很好。中、高碳钢和普通合金钢都可以进行良好的激光焊接,但需要预热和焊后处理,以消除应力,避免裂纹形成。碳当量小于0.30%,预热温度视情况而定;0.30%-0.60%, 预热温度200-500。C ;超过0.60% ,预热温度400-800。C 。
4.2 不锈钢的激光焊接
一般的情况下,不锈钢激光焊接比常规焊接更易于获得优质接头。由于高的焊接速度热影响区很小,敏化不成为重要问题。与碳钢相比,不锈钢低的热导系数更易于获得深熔窄焊缝。在工业生产中,不锈钢的激光焊接取得了大量的成功应用。
4.3铜、铝及其合金
铝合金的激光焊接需要相对较高的能量密度。这有两方面的原因:一是铝合金的反射较高;二是铝合金的导热系数很高。LY16、L1-L6和LF21系列的铝合金能够成功的实现激光焊接,且不需要填充金属。但是,许多其他铝合金中含有易挥发的元素,如硅、镁等,因此无论采取哪一种激光自动焊接方法(不填充金属),焊缝中都有很多气孔。而激光焊接纯铝时不存在以上问题。
4.4 钛及其合金
钛和钛合金很适合激光焊接,可获得高质量、塑性好的焊接接头。但是钛对氧化很敏感,对由氧气、氢气、氮气和碳原子引起的间隙脆化很敏感,所以要特别注意接头的清洁和气体保护问题。
五、激光焊接的应用
钢材行业应用
CO2激光焊在钢铁行业中主要用于以下几个方面。
1. 硅钢板上的焊接:生产中半成品硅钢板,一般厚为0.2～0.7mm,幅宽为50～5000mm,常用的焊接方法是TIG焊,但焊后接头脆性大,用1kW CO2激光焊焊接这类硅钢板,最大焊接速度可达10m/min,焊后接头的性能得到了很大的改善。
2.冷轧低碳钢的焊接:板厚为0.4～2.3mm,宽为508～1270mm的低碳钢板,用1.5kW CO2激光器焊接,最大焊接速度为10m/min,投资成本仅为闪光对焊的2/3。
3. 酸洗线用CO2激光焊接机:酸洗线上板材最大厚度为6mm,最大板宽为1880mm,材料种类多,从低碳钢到高碳钢、硅钢、低合金钢等,一般采用闪光对焊。焊高碳钢时不稳定的闪光及硬化,造成接头性能不良。用激光焊可以焊最大厚度为6mm的各种钢板,接头塑性、韧性比闪光对焊有较大改进,可顺利通过焊后的酸洗、轧制和热处理工艺而不断裂。
4.钢管的激光焊接:当采用激光焊接技术焊接钢管时,金属的熔化深度和几何形状与所焊金属的热物理性能、激光辐射的吸收及反射能的数量、激光束的总功率及单位功率、焊接速度、气体保护方法和保护气体的成分都有关系。焊缝区的气体保护可采用3种送气方式:①与激光束轴心线呈一定夹角;②平行于焊接件表面;③与激光束同轴。方式②可使所焊金属的熔化状态更为稳定;方式①可使金属达到最大的熔化深度,但却不能保证金属熔化的稳定性;方式③适用于焊接厚度小于3mm的金属。另外激光焊接在汽车工业、电子工业、生物医学等其他领域也有相当广泛的应用!
参考文献:
[1]Koechner W.固体激光工程[M].北京科学出版社,2002
激光焊接范文第4篇
【关键词】混合激光焊接；汽车制造；制造成本
随着焊接工艺在汽车制造中的不断应用和发展，对于焊接的功能实现和外观都有着不断提高的要求，为适应社会需求，人们不断研究新的焊接技术工艺，以达到高质量、高效率、成本低、美观大方的目的。混合激光焊接技术的应用，让我们离目标越来越近。
一、混合激光焊接技术的工作原理
混合激光焊接技术是采用传统的金属及气体电弧焊和激光焊接技术的优点，进行合理化结合，主要利用电弧加热填充金属和工件，达到金属融合的效果。
混合激光焊接技术受气体等因素的影响较多，为达到降低机器成本的目的，我们要通过对各个有影响的参数进行控制，减小谐振腔的尺寸，降低混合激光焊接技术的供能成本，确定混合激光焊接中焊丝的给进位置。激光推动焊丝进入熔融焊池，降低熔融焊丝所需的二次能量，这个过程中为提高焊接速度，我们采用了拖尾式的混合激光焊接技术进行焊丝给进。混和激光焊接的电弧在焊丝填充到达尾部时产生等离子，并对基底材料进行蒸发，这时会在熔融焊接池的边缘出现一个小凹陷，这个凹陷能够起到降低激光光束需要穿透的深度，提高了穿透性能。
二、混合激光焊接技术的特点
混合激光焊接技术在汽车制造中的应用有以下特点：（1）在进行混合激光焊接过程中添加的辅助材料，施加给焊缝晶格组织的影响，使得焊缝的韧性较高；（2）熔深更大，焊缝焊接能力强；（3）减少人工，减少投资；（4）焊缝背面下垂在没有烧穿时的适用范围更加广泛；（5）焊接速度快；（6）焊接热量产生的少；（7）焊缝的宽度和突出小，强度高；（8）生产效率高；（9）光学设备配置性能高；（10）对焊接产生的缝隙弥补合理，效果高；（11）钣金件缝隙的连接能力提高；（12）提高车身刚度，提升汽车安全性；（13）车身重量减小，有省油效果；（14）焊接精度高；（15）前期投入太高，包括配套设备和保护气体的投资。
三、混合激光焊接技术中对保护气体的选择
现在在汽车制造中使用最多的是二氧化碳、氩和氦等气体作为电弧和熔池的保护气体，在这些保护气体中，氦气控制粒子大小最为合理，这是由其平均蒸汽粒子最小决定的。但是在电离率和等离子体电压方面，氦气虽然有着很大的优势，但是分子质量却比氩气小。因此，我们发现，在选用氦气作为保护气时，只有保证流速足够能将激光光束路径上的金属进行蒸发并排出，虽然效果非常好，但是氦气的价格却较高，这无疑是增加了焊接成本，增加了汽车整车成本。为了弥补氦保护气的价格缺陷，同时实现抑制等离子体，排出蒸汽粒子，达到优化保护气，降低成本的目的，我们引进了使用40%～50%的氩气混合气体，这种混合气体的比重越高，对于排除蒸汽粒子的流速需要就越低。混合气体在汽车制造中进行焊接工艺时产生的惰性对焊接起到加速的作用，降低报废率。将二氧化碳或者氦气按照一定的比例混合氩气，用于混合激光焊接过程中的二次保护气，使焊接的性能得到很大的提高，产生电弧电压更高，焊珠的外形扩大，增强了电弧稳定性。因为这些气体的价格高昂，因此在运输过程中一定要确保安全，同时还要相对更为经济，这样我们才能真正达到降低制造成本的目的。
四、混合激光焊接技术在现代汽车制造中的应用
随着激光焊接技术的不断发展，各个汽车企业纷纷引进最新的焊接工艺，直接影响着其在汽车制造业中的行业竞争力，混合激光焊接技术的种种优点在汽车制造中发挥充分，可以大大降低制造成本，提高铝合金材料性能，已经在大众、宝马等知名制造公司。例如：宝马5系列轿车的铝合金隔板；大众Phaeton D1的车门；大众Golf、Audi A4和A6、Passat的车顶等等。在汽车制造中使用混合激光焊接技术的主要汽车公司有：大众、通用、奔驰、日产、菲亚特、福特、宝马、丰田，还有国内的奇瑞。
目前，混合激光焊接技术已经被广泛应用于汽车制造业中，并不断完善，推动汽车制造业的发展，同时汽车制造业的飞速发展，不断提出新的需求，从而反过来促进混合激光焊接技术的不断优化。为了满足人们对汽车质量、功能和外观的新需求，要求我国汽车制造企业一定要根据实际情况，引进最新的焊接工艺，提高汽车制造中的工作效率和产品质量，同时降低成本，从而达到企业稳定、持续发展的目标。因此，在汽车制造中广泛应用混合激光焊接技术等先进工艺，已经成为国内汽车业内人士的关注。在汽车制造业的发展中，混合激光焊接技术的优化，降低成本，运输的经济性和安全性仍需要我们不断探索，推动我国汽车制造业的快速发展。
参考文献
激光焊接范文第5篇
关键词：焊接技术；激光焊接；工作原理；工艺参数。
1. 引言
目前常用的焊接工艺有电弧焊、电阻焊、钎焊、电子束焊等。电弧焊是目前应用最广泛的焊接方法，它包括手弧焊、埋弧焊、钨极气体保护电弧焊、等离子弧焊、熔化极气体保护焊等。但上述各种焊接方法都有各自的缺点，比如空间限制，对于精细器件不易操作等，而激光焊接不但不具有上述缺点，而且能进行精确的能量控制，可以实现精密微型器件的焊接。并且它能应用于很多金属，特别是能解决一些难焊金属及异种金属的焊接。
激光指在能量相应与两个能级能量差的光子作用下，诱导高能态的原子向低能态跃迁，并同时发射出相同能量的光子。激光具有方向性好、相干性好、单色性好、光脉冲窄等优点。激光焊接是利用大功率相干单色光子流聚焦而成的激光束为热源进行的焊接，这种焊接通常有连续功率激光焊和脉冲功率激光焊。激光焊接从上世纪60年代激光器诞生不久就开始了研究，从开始的薄小零器件的焊接到目前大功率激光焊接在工业生产中的大量的应用，经历了近半个世纪的发展。由于激光焊接具有能量密度高、变形小、热影响区窄、焊接速度高、易实现自动控制、无后续加工的优点，近年来正成为金属材料加工与制造的重要手段，越来越广泛地应用在汽车、航空航天、造船等领域。虽然与传统的焊接方法相比，激光焊接尚存在设备昂贵、一次性投资大、技术要求高的问题，但激光焊接生产效率高和易实现自动控制的特点使其非常适于大规模生产线。
2. 激光焊接原理
2.1激光产生的基本原理和方法
光与物质的相互作用，实质上是组成物质的微观粒子吸收或辐射光子。微观粒子都具有一套特定的能级，任一时刻粒子只能处在与某一能级相对应的状态，物质与光子相互作用时，粒子从一个能级跃迁到另一个能级，并相应地吸收或辐射光子。光子的能量值为此两能级的能量差E，频率为ν=E/h。爱因斯坦认为光和原子的相互作用过程包含原子的自发辐射跃迁、受激辐射跃迁和受激吸收跃迁三种过程。我们考虑原子的两个能级E1和E2，处于两个能级的原子数密度分别为N1和N2。构成黑体物质原子中的辐射场能量密度为ρ，并有E2 -E1=hν。
2.1.自发辐射
处于激发态的原子如果存在可以接纳粒子的较低能级，即使没有外界作用，粒子也有一定的概率自发地从高能级激发态（E2）向低能级基态（E1）跃迁，同时辐射出能量为（E2-E1）的光子，光子频率 ν=（E2-E1）/h。这种辐射过程称为自发辐射。自发辐射发出的光，不具有相位、偏振态上的一致，是非相干光。
2.2.受激辐射
除自发辐射外，处于高能级E2上的粒子还可以另一方式跃迁到较低能级。当频率为 ν=（E2-E1）/h的光子入射时，也会引发粒子以一定的概率，迅速地从能级E2跃迁到能级E1，同时辐射一个与外来光子频率、相位、偏振态以及传播方向都相同的光子，这个过程称为受激辐射。
2.3.受激吸收
受激辐射的反过程就是受激吸收。处于低能级E1的一个原子，在频率为 的辐射场作用下吸收一个能量为hν的光子，并跃迁至高能级E2，这种过程称为受激吸收。自发辐射是不相干的，受激辐射是相干的。
由受激辐射和自发辐射的相干性可知，相干辐射的光子简并度很大。普通光源在红外和可见光波段实际上是非相干光源。如果能够创造这样一种情况：使得腔内某一特定模式的ρ很大，而其他所有模式的都很小，就能够在这一特定模式内形成很高的光子简并度，使相干的受激辐射光子集中在某一特定模式内，而不是平均分配在所有模式中。激光器就是采用各种技术措施减少腔内光场的模式数、使介质的受激辐射恒大于受激吸收来提高光子简并度，从而达到产生激光的目的。
产生激光的基本条件：一是能在外界激励能源的作用下形成粒子数密度反转分布状态的增益介质；二是要使受激发射光强超过受激吸收，必须实现粒子数反转N2/G2- N1/G1>0；三是要使受激发射光强超过自发发射，必须提高光子简并度。
2.2.激光焊接原理
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。功率密度小于104～105 W/cm2为热传导焊接，此时熔深浅、焊接速度慢；功率密度大于105～107 W/cm2时，金属表面受热作用下凹成“孔穴”，形成深熔焊，具有焊接速度快、深宽比大的特点[1]。其中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、功率和频率等参数使工件熔化形成特定的熔池。
激光深熔焊接一般采用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似，能量转换机制是通过小孔完成。在高功率密度激光的照射下，材料蒸发形成小孔，这个充满蒸气的小孔犹如一个黑体，几乎吸收全部的入射光能量，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。在光束照射下的壁体材料连续蒸发产生高温蒸汽，孔壁外液体流动形成的壁层表面张力与孔腔内连续产生的蒸汽压力相持并保持动态平衡。光束不断进入小孔，小孔始终处于流动的稳定状态，围着孔壁的熔融金属随着前导光束前进而向前移动，熔融金属填充小孔移开后留下的空隙并随之冷凝，焊缝于是形成。
3.激光焊接的优缺点
激光焊接具有很多优点。激光焊接可以将热量降到最低的需要量，热影响区金相变化范围小，而且因热传导所导致的变形也很低；不需使用电极，没有电极污染或受损的顾虑；激光束易于聚焦、对准及受光学仪器所导引，可放置在离工件适当的距离，且可在工件周围的机具或障碍间再导引，其他焊接法则因受到上述的空间限制而无法发挥作用；工件可放置在封闭的空间内，激光束可聚焦在很小的区域，可焊接小型或间隔相近的部件。另外激光焊接可焊材质的种类范围很大，可以相互接合各种异质材料，并且易于以自动化进行高速焊接，也可以数位或电脑控制；用激光焊接薄材或细径线材时，不会像电弧焊接容易有回熔的困扰，而且激光焊接不受磁场所影响，能精确地对准焊件。
激光焊接也有一些缺点，主要表现在以下几个方面。一是焊件位置需非常精确，务必在激光束的聚焦范围内；二是焊件需使用夹具时，必须确保焊件的最终位置需与激光束将冲击的焊点对准；三是最大可焊厚度受到限制，渗透厚度远超过19mm的工件在生产线上不适合使用激光焊接。四是当进行中能量至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，以确保焊道的再出现。最后，能量转换效率太低，通常小于10%；焊道快速凝固，可能有气孔及脆化的顾虑，并且设备昂贵。
4.激光焊接的工艺参数
一般而言，激光焊接的工艺参数有功率密度、激光脉冲波形、激光脉冲宽度、离焦量、焊接速度和保护气体等，图1是激光焊接的主要工艺参数图。
4.1. 功率密度：功率密度是激光加工中最关键的参数之一。采用较高的功率密度，在微秒时间范围内，表层即可加热至沸点，产生大量汽化。因此，高功率密度对于材料去除加工如打孔、切割、雕刻十分有利。对于较低功率密度，表层温度达到沸点需要经历数毫秒，在表层汽化前，底层达到熔点，易形成良好的熔融焊接。
4.2.激光脉冲波形：当高强度激光束射至材料表面，金属表面将会有60～98%的激光能量反射而损失掉，尤其是金、银、铜、铝、钛等材料反射强、传热快。一个激光脉冲讯号过程中，金属的反射率随时间而变化。当材料表面温度升高到熔点时，反射率会迅速下降，当表面处于熔化状态时，反射稳定于某一值。
4.3.激光脉冲宽度：脉宽是脉冲激光焊接的重要参数，。脉宽由熔深与热影响分区确定，脉宽越长热影响区越大，熔深随脉宽的1/2 次方增加。但脉冲宽度的增大会降低峰值功率，因此增加脉冲宽度一般用于热传导焊接方式，形成的焊缝尺寸宽而浅，尤其适合薄板和厚板的搭接焊。但是，较低的峰值功率会导致多余的热输入，每种材料都有一个可使熔深达到最大的最佳脉冲宽度[2]。
4.4.离焦量：激光焊接通常需要一定的离焦量，因为激光焦点处光斑中心的功率密度过高，容易蒸发成孔。离开激光焦点的各平面上，功率密度分布相对均匀。离焦方式有两种：正离焦与负离焦。焦平面位于工件上方为正离焦，反之为负离焦。按几何光学理论，当正负离焦平面与焊接平面距离相等时，所对应平面上的功率密度近似相同，但实际上所获得的熔池形状有一定差异。负离焦时，可获得更大的熔深，这与熔池的形成过程有关。
4. 5.焊接速度：焊接速度对熔深有较大的影响，提高速度会使熔深变浅，但速度过低又会导致材料过度熔化、工件焊穿。因此，对一定激光功率和一定厚度的特定材料有一个合适的焊接速度范围，并在其中相应速度值时可获得最大熔深。
3.6.保护气体：激光焊接过程常使用惰性气体来保护熔池，对大多数应用场合则常使用氦、氩、氮等气体作保护。保护气体的第二个作用是保护聚焦透镜免受金属蒸气污染和液体熔滴的溅射，在高功率激光焊接时，喷出物非常有力，此时保护透镜则更为必要。保护气体的第三个作用是可以有效驱散高功率激光焊接产生的等离子屏蔽。金属蒸气吸收激光束电离成等等离子体，如果等离子体存在过多，激光束在某种程度上会被等离子体消耗掉。
5.激光焊接的应用
随着大功率激光器的出现，激光焊接在机械、造船、汽车、航空航天等领域获得日益广泛的应用。激光焊接早已应用在汽车制造业，随着车身防腐蚀和降低车重的要求，铝材料已经广泛应用在发动机、轮圈、仪表板等零部件上。激光焊接在航空制造业的应用也已经非常广泛，飞机机身由众多零部件组成，需要铆钉连接，铆钉技术已经发展到了极限，很难再有所突破，激光焊接成为一种理想的替代技术，采用激光焊接技术还可以使机身的重量减轻15%。近年来，双光束激光焊接正成为激光焊接领域的热门技术，研究发现，采用双光束激光焊接能降低熔池的冷却速率，对含碳量较高的钢材能显著提高焊缝质量，同时，双光束激光焊接的表面熔化蒸气团更为稳定，有利于形成稳定的焊缝质量，减少气孔等缺陷。
在汽车工业中， 板材拼焊能生产出面积更大的钢板， 而将不同材料和厚度的钢板连接在一起，又可减轻车体重量，减少废料，从而节约原材料。因而拼焊成形已成为汽车制造的重要工艺[3]。激光拼焊具有其他拼焊技术没有的一些优点，比如焊接性能高、压制性能好、喷涂能力好、拼板平整度好。另外激光焊接还可以应用在造船业中，由于激光焊接具有速度快、熔深大的特点，在造船业中可以大大提高生产率，而且可以单道焊接或减少焊道数。并且船坞焊接工作量大大减少，使船舶的精度制造成为可能。
6.总结
激光焊接具有焊缝深窄、深宽比高、焊接速度快、热输入低、焊缝热影响区窄、焊接变形小、焊缝质量好等优点；采用激光复合焊还可降低间隙要求，可用于各类工业制造。激光焊接不仅工艺简单，而且易于实现计算机控制。由于激光焊接技术的众多优点，预计激光焊接技术将逐步得到广泛应用。
参考文献：
[1] 许国良. L F4 ， L F11 ，L F21 ， L Y12 铝合金激光焊接研究. 应用激光，1999 （10）.
激光焊接范文第6篇
【关键词】激光焊接焊接特性 应用
中图分类号：E933.43文献标识码：A 文章编号：
激光焊接技术是集激光技术、焊接技术、自动化技术、材料技术、机械制造技术及产品设计为一体的综合技术。激光焊以其高能量密度、深穿透、高精度、适应性强等优点，在工业中充分发挥了其先进、快速、灵活的加工特点，不仅在生产率方面高于传统焊接方法，而且焊接质量也得到了显著的提高。激光焊接技术发展到今天，其逐步取代电弧焊、电阻焊等传统焊接方法的趋势已不可逆转。在21世纪中，激光焊接技术在材料连接领域必将起到至关重要的作用。
一、激光焊接的基本特征
1、激光焊接属非接触加工，与接触焊工艺相比，无电极、工具等的磨损消耗，不需对工件加压和进行表面处理，无加工噪声，对环境无污染。
2、焊点小、能量密度高、适合于高速焊接加工，在高功率器件焊接时，深宽比可达5：1，最高可达10：1。
3、焊接时间短，既对外界无热影响，又对材料本身的热变形及热影响区小，尤其适合焊接高熔点、高硬度的特种材料。
4、焊接时无需屏蔽或真空环境，能在室温或特殊条件下进行焊接，焊接设备装置简单。
5、激光焊缝力学性能好，力学性强于母材。焊缝强度高、焊接速度快、焊缝窄且表面状态好，免去焊后清理等工作。
6、极适合于精密件、箱体件和有密封要求焊接件的加工。
7、对带绝缘层的导体可直接进行焊接，对性能相差较大的异种金属也可焊接，实现自动化。可焊接难熔材料如钛、石英等，效果良好。
8、通过光纤实现远距离、可焊接难以接近的部位，实施非接触远距离焊接；光束易于控制、焊接定位精确，很容易搭载到自动机、机器人装置上。
二、常见金属材料的激光焊接特性
激光焊接适用于多种材料的焊接，激光的高功率密度及高焊接速度，使得激光焊缝、热影响区都很小。掌握好一些变化规律，就可以根据对焊缝组织的不同要求来调整焊缝的化学成分，通过控制焊接条件来获得最佳的焊缝性能。
1、碳钢
低碳钢和低合金钢都具有教好的焊接性，但是采用激光焊接时，材料的含碳量（碳当量）不应高于0.25%。对于碳当量超过0.3%的材料，焊接冷裂纹倾向会加大，设计中考虑到焊缝的一定收缩量，有利于降低焊缝和热影响区的残余应力和裂纹倾向。
碳当量大于0.3%的材料和碳当量小雨0.3%的材料在一起焊接时，采用偏置焊缝形式有利于限制马氏体的转变，减少裂纹的产生。材料碳当量超过0.3%时，减小淬火速度也可以减小裂纹倾向。
表面经过渗碳处理的钢由于其表面的含碳量较高，极易在渗碳层产生凝固裂纹，通常不适用激光焊接。
2、不锈钢
奥氏体不锈钢的导热系数只有碳钢的1/3，吸收率比碳钢高。因此，奥氏体不锈钢可获得比普通碳钢深一点的焊接熔深。激光焊接热输入量小，焊接速度高，非常适合于Ni-Cr系列不锈钢的焊接。
马氏体不锈钢的焊接性差，焊接接头通常硬而脆，并由冷裂纹倾向。在焊接含碳量大于0.1%的不锈钢时，预热和回火可以降低冷裂纹和脆裂倾向。
铁素体不锈钢，激光焊接通常比其他焊接方法容易焊接。
3、铜、铝及其合金
紫铜对CO2激光的反射率很高，但对YAG激的反射率很低，所以用激光焊接紫铜还是有可能的。另外，可以通过表面处理来提高材料对激光的吸收。
黄铜的不可焊性是因为其锌的含量超出了激光焊接允许的范围，锌有相对较低的熔点，容易汽化，会导致大量的焊接缺陷如气孔产生。
由于铝合金的发射较高和导热系数很高，铝合金的激光焊接需要相对较高的能量密度。但是，许多铝合金中有易挥发的元素，如硅、镁等，焊缝中都有很多气孔。而激光焊接纯铝时不存在以上问题。
三、激光技术在焊接中的具体应用
目前激光焊应用领域逐渐扩大，主要应用于: 制造业应用、粉末冶金领域、汽车工业、电子工业、生物医学、航空航天工业、造船工业。
1、制造业应用
激光拼焊(Tailored Bland Laser Welding)技术在国外轿车制造中得到广泛的应用。据统计，2000年全球范围内剪裁坯板激光拼焊生产线超过100条,年产轿车构件拼焊坯板7000万件，并继续以较高的速度增长。国内生产的引进车型Passat，Buick，Audi等也采用了一些剪裁坯板结构。
2、粉末冶金领域
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冶铸材料，随着粉末冶金材料的日益发展，它与其他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限制。在20 世纪80年代初期，激光焊以其独特的优点进入粉末冶金材料加工领域，为粉末冶金材料的应用开辟了新的前景，采用激光焊接可以提高焊接强度以及耐高温性能。
3、汽车工业
德国奥迪、奔驰、大众、瑞典的沃尔沃等欧洲的汽车制造厂早在20世纪80 年代就率先采用激光焊接车顶、车身、侧框等钣金焊接，20世纪90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造，尽管起步较晚，但发展很快。
激光焊接还广泛应用到变速箱齿轮、半轴、传动轴、散热器、离合器、发动机排气管、增压器轮轴及底盘等汽车部件的制造，成为汽车零部件制造的标准工艺。我国一些汽车制造厂家已经在部分新车型中采用激光焊接技术，而且从激光焊接技术本身研究的角度看，我国一些科研院所在一些具有特色的领域取得了具有特色的成果。随着我国汽车工业的快速发展, 激光焊接技术一定会在汽车制造领域取得丰硕的成果和广泛的应用。
4、电子工业
激光焊接在电子工业中,特别是微电子工业中得到了广泛的应用。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，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波纹片其厚度在0.05-0.1 mm，采用传统焊接方法难以解决，TIG焊容易焊穿，等离子稳定性差，影响因素多，而采用激光焊接效果很好，得到广泛的应用。
5、生物医学
生物组织的激光焊接始于20世纪70年代，Klink等用激光焊接输卵管和血管的成功焊接及显示出来的优越性，使更多研究者尝试焊接各种生物组织，并推广到其他组织的焊接。激光焊接作为一种焊接牙科合金的新技术，经过十余年的设备改进、技术更新，在口腔修复领域的应用日趋成熟。
6、航空航天工业
美国在20世纪70年代初的航空、航天工业中即已利用15kW的CO2激光器针对飞机制造业中的各种材料、零部件，进行焊接试验及评估工艺的标准化。近年来，新的应用成果是铝合金飞机机身的制造，用激光焊接技术取代传统的铆钉, 从而减轻飞机机身的重量近20%，提高强度近20%。
7、造船工业
造船业是激光焊接应用的一个重要领域。造船的主要工艺是焊接。采用激光焊接的优点在于可得到高强度的焊件，从而在设计上可减小所用材料的厚度，达到轻重量、高强度的目标。
在其他行业中，激光焊接也逐渐增加，如含有线路板的塑料制品、医疗设备等均可采用激光焊接。
四、结束语
激光加工是21世纪一门发展极快的新制造技术，必将对我国传统工业的技术改造、新兴工业领域以及制造业的现代化提供先进的技术装备，在现有的激光焊接技术的基础上还应该继续对传统的焊接工艺进行技术改造，使激光焊接可以发挥出更好的优势，获得越来越广泛的应用。
参考文献：
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[5] 李树锋. 激光技术在焊接中的应用[J]. 现代焊接, 2009,(01).
激光焊接范文第7篇
摘要：伴随着迅速发展的现代焊接技术，水下激光焊自动修复工艺必然拥有非常广阔的应用前景，研究部门只有积极不断的探索，才能推动水下激光焊自动修复技术的创新发展。本文主要分析了激光焊接技术工艺参数，水下激光焊技术原理及特点，水下激光焊接自动化修复工艺的应用及测试。
关键词：水下激光焊；自动修复；工艺
中图分类号：TP30 文献标识码：A
陆地资源已经无法达到经济发展要求，需要进一步加快开发应用海洋资源，同时，由于复杂的水下环境对设备造成的潜在危害，高质量的水下焊接便凸显出重要作用。目前水下焊接技术基本上可以对一些水下焊接问题有效解决，但是也带来了不少的局限，无法达到高效的应用需求。所以，积极发展水下激光焊自动技术，加强研究自动修复技术的应用，对于目前或者未来来讲，都是一项挑战性工作。
一、激光焊接技术工艺参数
（一）激光焊接的功率密度。在激光焊接中功率密度是最重要的参数。通过极高的功率密度，可以在几秒或者几微秒的时间内快速加热金属至熔点，熔融焊接激光光束要想产生良好的光斑聚焦直径取决于激光器光束输出模式，模式越低，光点聚焦越小，焊缝越窄，则热影响区域越小。
（二）激光焊接的脉冲波形。在焊接中激光脉冲波形非常关键。当材料表面受到高强度激光束照射时，反射将会造成金属表面60%-90%的激光能量被消耗，并且随着不同反射率的表面温度在一个激光脉冲作用期间内发生变化，金属反射率具有极大变化，例如正弦波，比较适合迅速散热的工作，飞溅很小、熔深浅；方波则适合缓慢散热的工作，飞溅大且熔深大。通过调整可有效渐升与渐降功率防止焊件受到激光功率开关影响而瞬间突开、突闭导致焊缝出现气孔以及收尾弧坑裂纹问题。
（三）激光焊接的高焦量。离焦量具体是指工件表面与焦平面偏离产生的距离。离焦位置对拼焊过程中的小孔效应造成了直接影响。离焦方式包括两种：正负离焦。焦平面处于工件上方时称为正离焦，反之则是负离焦。当正负离焦量相同时，对应平面产生了相似的功率密度，事实上得到了不同的熔池形状。负离焦时，由于形成熔池过程造成了更大的熔深。试验说明，激光发生50-200us加热时开始熔化材料，产生液相金属并且部分形成汽化，通过极高的速度喷射高压蒸汽，发出炫目的白光。同时，高浓度气体造成液相金属运动到熔池边缘，并且在熔池中心产生负离焦凹陷时，材料内部功率明显高于表面，容易产生更为强大的气化和熔化，促使材料在更深处传递光能。所以熔深在实际应用中较大时，应当利用负离焦，薄材料焊接最好选择正离焦。
二、水下激光焊技术原理及特点
（一）水下激光焊技术原理。水下激光焊接工艺综合了活性光学纤维和半导体二极管两种激光技术。光源把极亮的半导体二极管发射器产生的聚焦光束通过光纤，从一个极小的光纤腔中发射出很强的光亮。在光学纤维中包含了激光束，光学纤维利用柔韧的金属装甲导管实行屏蔽。水下激光焊通过二极管纤维激光束，利用初次与二次保护气对熔池实行保护，采用激光焊枪输送保护气。初次保护气发挥了排开水功能，营造一个比较干燥的焊接环境，同时也为焊接创造了保护媒介。二次保护气产生了一些对激光焊系统有利的条件，避免焊接时水涌入焊接试件中。水下激光焊和钨极氩弧焊使用了一样的填充金属，保证可以正确连接填充金属和母材。输送填充金属到形成激光束的熔池中，这类似于钨极氩弧焊焊接过程。但是，水下激光焊使用的焊接工艺具有全自动化特点，从这点分析水下激光焊与钨极氩弧焊并不相同，因为在焊接期间钨极氩弧焊还需要操作者对设备进行调整。
（二）水下激光焊特点。1自动化特点。由于是全自动化的水下激光焊，对于焊接质量来说初始安装非常关键。自动化工艺减轻了依赖焊接操作者技能的程度，准确控制工艺过程确保了焊缝的高度统一。一旦安装好焊接设备，设计好控制操作步骤，焊接操作者只要按下启动键就能够进行焊接。在这一过程中操作者不需要调整设备。2可靠的焊接特点。准确的激光束热输入量以及科学控制稀释率能够确保焊缝质量的连续统一，经过测试表明高纯沉积率的原因是焊接过程输入量的低热。
三、水下激光焊接自动化修复工艺的应用及测试
（一）水下激光焊接自动化修复工艺的应用。作为水下激光焊热源的光学纤维发射激光，最大程度上降低了焊接系统的复杂程度，可以有效开发应用密封或者远程焊接场合的焊接接头。同时在人们不适合长期工作的场合也可以应用自动化焊接工艺。
在修理或者维护场合应用水下激光焊接，类似与其他水下工艺方法的运用。具体包括了修理近海钻探油平台以及海底其他传统焊接方法产生的问题场合。这一工艺也对存在焊接飞溅的地方比较适用，这些场合应用传统的电弧焊法会危害工人的生命安全。
（二）水下激光焊接自动化修复工艺的应用测试。1检测不同类型的焊缝金属。目前，机械性能包含了拉伸测试、侧弯测试，以及对水下激光焊熔敷的强度与致密性进行评估。从水下激光焊多道焊缝产生的三层钢板上获得侧弯试样，通过柱塞型试验设备与卷包测试夹具实行侧弯检测。通过目视检查这两种测试设备，没有发现问题，之后的液体渗透探伤也没有找出任何问题。2测试扩散氢含量 。实行氢含量扩散试验对水下激光焊工艺影响氢含量的情况进行评价。结果说明，扩散的氢含量要比焊接干燥环境下应用手工电弧焊产生的扩散氢含量少。实际上，剩余的氢含量完全可以媲美空气中采用钨极氩弧焊产生的氢含量。
水下激光焊样品氢含量平均为100克0.5毫升。相较于国际标准这些试样的氢含量明显低一个数量级。按照这些测试数据分析，比较水下激光焊接与传统水下电弧焊，前者拥有更低的氢致裂纹延迟的敏感度。
结语
水下激光焊自动修复技术是一种焊接创新技术，其是一种具有极强综合性的技术，综合激光技术、焊接技术、自动化技术、材料技术以及产品创新设计。人们尚没有完全对水下激光焊自动修复技术的应用范围与焊接能力充分认识，还需要科技工作人员不断研究与探索。相信水下激光焊自动修复技术在不久的将来不但出现在更多的加工领域，还会在这些领域成为加工主流技术。
参考文献
激光焊接范文第8篇
关键词：弧焊机器人；激光焊接；双丝高速焊；焊缝跟踪
中图分类号：TP242.2 文献标识码：A 文章编号：1674-7712 （2014） 12-0000-01
一、焊接机器人国内外应用现状
我国在20世纪70年代末开始进行工业机器人的研究，经过二十多年的研究与发展，在技术和应用方面都取得了长足的发展，对国民经济以及提高生产率及质量起到了积极的推动作用。据不完全统计，最近几年我国工业机器人出现了爆炸式增长，平均每年的增长率都超过40%，在弧焊和点焊领域的增长率都超过了60%。在2005年顶峰过后，2006年世界市场下降11%，数量在112209台。不过，在三大工业区，欧洲，美洲，亚洲的发展差异很大。亚洲和美洲的销量于2006年急剧下降。欧洲却收回了之前的失地，2006年销往汽车行业的数量同比下降17%，机器人销往金属制品，化工及食品行业的销量大幅度上升。2006年超过61700台机器人销售到亚洲地区，比2005年减少了19%。中国是亚洲第三大机器人市场，新装5800台机器人，比2005年增加了29%。汽车工业仍是工业机器人的主要用户，但橡胶，塑料和电子工业同样获取利润。在美洲，机器人投资下降了18%，大约17900台。尽管机器人销售到化工工业，包括橡胶和塑料工业，增加显著，这部分增加不足以弥补汽车行业急剧下降的部分。销往欧洲的工业机器人增加了11%，31500台。总的累计年销售量，自从1960年底工业机器人被引入工业领域后，截至2006年底数量已超过1750000台。许多早期的机器人，已经被淘汰，实际投入使用的工业机器人的库存因此降低。工业机器人的全世界的市场计划从2006年的112200台增加到2007年的123100台。从2008年开始，将以每年4.2%的速度增加到2010年的139300台。在2007年，世界范围的工业机器人的供应量将增加10%，汽车工业的投资也将比2006年增长很多。欧洲，增加的需求已显露出来，特别是在中欧，东欧，意大利，瑞典和德国。北美，汽车工业的竞争将导致机器人购买的增加。亚洲汽车厂商增加了大量投资在海外及国内市场，中国的需求也将适度增长。
二、激光焊接技术
激光焊接是指用激光作为焊接热源的焊接方法。激光焊接的特点是能量高度集中，温度可达几万度，熔化和冷却都很快，不用气体保护，适用于难熔金属和非金属焊接。它不受磁场的影响，不需要真空条件，可透过透明窗孔进行焊接。汽车工业中，激光技术主要用于车身拼焊、焊接和零件焊接。激光拼焊是在车身设计制造中，根据车身不同的设计和性能要求，选择不同规格的钢板，通过激光截剪和拼装技术完成车身某一部位的制造，例如前档风玻璃框架、车门内板、车身底板、中立柱等。激光拼焊具有减少零件和模具数量、减少点焊数目、优化材料用量、降低零件重量、降低成本和提高尺寸精度等好处，目前已经被许多大汽车制造商和配件供应商所采用。激光焊接主要用于车身框架结构的焊接。激光焊接技术是上海大众多次提到的汽车车身制造技术。上海大众之所以将激光焊接技术作为产品的卖点之一，是因为激光焊接与传统的点焊相比可以大幅提高车身刚度，令车身整体结构更加坚固。从制造商方面考虑，传统的点焊需要将焊接的两块部件互相搭接，无形中增加了钢材的消耗量。激光焊接的其它好处是可以减少材料用量、提高尺寸精度与降低成本等（以往认为的激光焊接会增加成本的观点是比较片面的）。焊接系统由主控PLC、激光焊接机器人、焊接工装夹具、激光发生器、循环水冷却器和送丝机构等组成，其中主控PLC负责与激光焊接机器人、工装夹具之间的通信及协调配合及整个系统的安全保护，机器人则主控激光发生器、循环水冷却器、送丝机构之间的通信、协同工作。
三、焊接机器人技术的发展趋势
（一）多传感器信息智能融和技术近年来，随着机器人系统中使用的传感器种类和数量越来越多，各种新型传感器不断出现。例如，超声波触觉传感器、静电电容式距离传感器、基于光纤陀螺惯性测量的三维运动传感器，以及具有焊接工件检测、识别和定位功能的视觉系统等。
（二）虚拟现实技术。虚拟现实技术是一种对事件的现实性从时间和空间上进行分解后重新组合的技术。这一技术包括三维计算机图形学技术、多功能传感器的交互接口技术以及高清晰度的显示技术。
（三）多智能焊接机器人系统。多智能机器人系统是近年来开始探索的又一项智能技术，它是在单体智能机器发展到需要协调作业的条件下产生的。
（四）焊接机器人控制系统。机器人控制系统将重点研究开放式、模块化控制系统。计算机语言、图形编程与人的交流界面更加友好。机器人控制器的标准化和网络化，以及基于PC机网络式控制器已成为研究热点。编程技术除进一步提高在线编程的可操作性之外，离线编程的实用化将成为研究重点。
四、总结与展望
（1）随着科技的发展，工业机器人的性能更完善、价格会更低，其应用将越普遍，神秘感消失。
（2）在我国从制造大国向制造强国转变的过程中，工业机器人的需求将快速增加，机器人数量将成为衡量一个国家、一个企业加工能力的一个标志。
（3）未来的工业机器人将集成更多的功能，具有感知环境变化的适应能力，智能水平大幅提高。
（4）随着我国核工业、航天技术等的发展，以机器人为核心的遥控焊接成为新的研究热点。
参考文献：
[1]林尚扬，陈善本，李成桐.焊接机器人及其应用[M].北京：机械工业出版社，2000.
[2]王伟.2003年世界机器人统计数据[J].机器人技术与应用，2005.