激光焊接主要工艺参数_激光焊接工艺参数DOE验证

本文目录一览：

• 1、请问影响激光焊接的几个主要参数是什么？
• 2、激光焊接工艺方法有哪些
• 3、激光焊接中的主要参数包括哪些，分别是如何影响焊缝成形的
• 4、激光焊接技术的工艺参数
• 5、影响激光焊接性能的因素有哪些
• 6、激光焊接机的激光焊接机参数

请问影响激光焊接的几个主要参数是什么？

有以下几点：激光输出功率，激光脉冲波形，激光脉冲宽度，焦点位置，脉冲频率，材料吸收率，焊接速度和保护气体。控制好了这几点，激光焊接才能有效进行。

激光焊接工艺方法有哪些

一、激光焊接工艺参数：

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。因此，在传导型激光焊接中，功率密度在范围在104~106W/cm2。

2、激光脉冲波形。 激光脉冲波形在激光焊接中是一个重要问题，尤其对于薄片焊接更为重要。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，且反射率随表面温度变化。在一个激光脉冲作用期间内，金属反射率的变化很大。

3、激光脉冲宽度。 脉宽是脉冲激光焊接的重要参数之一，它既是区别于材料去除和材料熔化的重要参数，也是决定加工设备造价及体积的关键参数。

4、离焦量对焊接质量的影响。 激光焊接通常需要一定的离焦，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，当正负离做文章一相等时，所对应平面上功率密度近似相同，但实际上所获得的熔池形状不同。负离焦时，可获得更大的熔深，这与熔池的形成过程有关。实验表明，激光加热50~200us材料开始熔化，形成液相金属并出现问分汽化，形成市压蒸汽，并以极高的速度喷射，发出耀眼的白光。与此同时，高浓度汽体使液相金属运动至熔池边缘，在熔池中心形成凹陷。当负离焦时，材料内部功率密度比表面还高，易形成更强的熔化、汽化，使光能向材料更深处传递。所以在实际应用中，当要求熔深较大时，采用负离焦;焊接薄材料时，宜用正离焦。

二、激光焊接工艺方法：

1、片与片间的焊接。包括对焊、端焊、中心穿透熔化焊、中心穿孔熔化焊等4种工艺方法。

2、丝与丝的焊接。包括丝与丝对焊、交叉焊、平行搭接焊、T型焊等4种工艺方法。

3、金属丝与块状元件的焊接。采用激光焊接可以成功的实现金属丝与块状元件的连接，块状元件的尺寸可以任意。在焊接中应注意丝状元件的几何尺寸。

4、不同金属的焊接。焊接不同类型的金属要解决可焊性与可焊参数范围。不同材料之间的激光焊接只有某些特定的材料组合才有可能。 激光钎焊 有些元件的连接不宜采用激光熔焊，但可利用激光作为热源，施行软钎焊与硬钎焊，同样具有激光熔焊的优点。采用钎焊的方式有多种，其中，激光软钎焊主要用于印刷电路板的焊接，尤其实用于片状元件组装技术。

三、采用激光软钎焊与其它方式相比有以下优点：

1、由于是局部加热，元件不易产生热损伤，热影响区小，因此可在热敏元件附近施行软钎焊。

2、用非接触加热，熔化带宽，不需要任何辅助工具，可在双面印刷电路板上双面元件装备后加工。

3、重复操作稳定性好。焊剂对焊接工具污染小，且激光照射时间和输出功率易于控制，激光钎焊成品率高。

4、激光束易于实现分光，可用半透镜、反射镜、棱镜、扫描镜等光学元件进行时间与空间分割，能实现多点同时对称焊。

5、激光钎焊多用波长1.06um的激光作为热源，可用光纤传输，因此可在常规方式不易焊接的部位进行加工，灵活性好。

6、聚焦性好，易于实现多工位装置的自动化。

四、激光深熔焊：

1、冶金过程及工艺理论。 激光深熔焊冶金物理过程与电子束焊极为相似，即能量转换机制是通过“小孔”结构来完成的。在足够高的功率密度光束照射下，材料产生蒸发形成小孔。这个充满蒸汽的小孔犹如一个黑体，几乎全部吸收入射光线的能量，孔腔内平衡温度达25000度左右。热量从这个高温孔腔外壁传递出来，使包围着这个孔腔的金属熔化。小孔内充满在光束照射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，液态金属四周即围着固体材料。孔壁外液体流动和壁层表面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，小孔外材料在连续流动，随着光束移动，小孔始终处于流动的稳定态。就是说，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，熔融金属填充着小孔移开后留下的空隙并随之冷凝，焊缝于是形成。

激光焊接中的主要参数包括哪些，分别是如何影响焊缝成形的

激光焊接中的主要参数包括激光功率、焊接速度和焦点位置。激光功率增大时，熔深增大。焊接速度增大时，熔深及熔宽均下降。当焦点位于工件较深部位时，形成V形焊缝;当焦点在工件以上较高距离(正离焦量大)时，形成“钉头”状焊缝，且熔深减小;而当焦点位于工件表面以下1mm左右时，焊缝截面两侧接近平行。

激光焊接技术的工艺参数

连续CO2激光焊的工艺参数 　厚度/mm 焊速/(cm/s) 缝宽/mm 深宽比 功率/kw 对接焊缝 321不锈钢（1Cr18Ni9Ti） 0.13 3.81 0.45 全焊透 5 0.25 1.48 0.71 全焊透 5 0.42 0.47 0.76 部分焊透 55 17-7不锈钢（0Cr7Ni7A1） 0.13 4.65 0.45 全焊透 5 302不锈钢（1Cr18Ni9） 0.13 2.12 0.50 全焊透 5 0.20 1.27 0.50 全焊透 5 0.25 0.42 1.00 全焊透 5 6.35 2.14 0.80 7 3.5 8.9 1.27 1.00 3 8 12.7 0.42 1.00 5 20 20.3 21.1 1.00 5 20 6.35 8.47 —— 3.5 16 因康镍合金600 0.10 6.35 0.25 全焊透 5 0.25 1.69 0.45 全焊透 5 镍合金200 0.13 1.48 0.45 全焊透 5 蒙乃尔合金400 0.25 0.60 0.60 全焊透 5 工业纯钛 0.13 5.92 0.38 全焊透 5 0.25 2.12 0.55 全焊透 5 低碳钢 1.19 0.32 —— 0.63 0.65 搭接焊缝 镀锡钢 0.30 0.85 0.76 全焊透 5 302不锈钢（1Cr18Ni9） 0.40 7.45 0.76 部分焊透 5 0.76 1.27 0.60 部分焊透 5 0.25 0.60 0.60 全焊透 5 角缝焊 321不锈钢（1Cr18Ni9Ti） 0.25 0.85 —— —— 5 端接焊缝 321不锈钢（1Cr18Ni9Ti） 0.13 3.60 —— —— 5 0.25 1.06 —— —— 5 0.42 1.90 —— —— 5 17-7不锈钢（0Cr17Ni7A1） 0.13 3.60 —— —— 5 因康镍合金600 0.10 1.06 —— —— 5 0.25 0.60 —— —— 5 0.42 0.76 —— —— 5 镍合金200 0.18 1.06 —— —— 5 蒙乃尔合金400 0.25 激光深熔焊接的主要工艺参数 激光焊接过程常使用惰性气体来保护熔池，当某些材料焊接可不计较表面氧化时则也可不考虑保护，但对大多数应用场合则常使用氦、氩、氮等气体作保护，使工件在焊接过程中免受氧化。氦气不易电离（电离能量较高），可让激光顺利通过，光束能量不受阻碍地直达工件表面。这是激光焊接时使用最有效的保护气体，但价格比较贵。氩气比较便宜，密度较大，所以保护效果较好。但它易受高温金属等离子体电离，结果屏蔽了部分光束射向工件，减少了焊接的有效激光功率，也损害焊接速度与熔深。使用氩气保护的焊件表面要比使用氦气保护时来得光滑。氮气作为保护气体最便宜，但对某些类型不锈钢焊接时并不适用，主要是由于冶金学方面问题，如吸收，有时会在搭接区产生气孔。使用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。特别在高功率激光焊接时，由于其喷出物变得非常有力，此时保护透镜则更为必要。保护气体的第三个作用是对驱散高功率激光焊接产生的等离子屏蔽很有效。金属蒸气吸收激光束电离成等离子云，金属蒸气周围的保护气体也会因受热而电离。如果等离子体存在过多，激光束在某种程度上被等离子体消耗。等离子体作为第二种能量存在于工作表面，使得熔深变浅、焊接熔池表面变宽。通过增加电子与离子和中性原子三体碰撞来增加电子的复合速率，以降低等离子体中的电子密度。中性原子越轻，碰撞频率越高，复合速率越高；另一方面，只有电离能高的保护气体，才不致因气体本身的电离而增加电子密度。表 　常用气体和金属的原子(分子)量和电离能

材料 氦 氩 氮 铝 镁 铁原子(分子)量 4 40 28 27 24 56电离能(eV) 24.46 15.68 14.5 5.96 7.61 7.83从表可知，等离子体云尺寸与采用的保护气体不同而变化，氦气最小，氮气次之，使用氩气时最大。等离子体尺寸越大，熔深则越浅。造成这种差别的原因首先由于气体分子的电离程度不同，另外也由于保护气体不同密度引起金属蒸气扩散差别。氦气电离最小，密度最小，它能很快地驱除从金属熔池产生的上升的金属蒸气。所以用氦作保护气体，可最大程度地抑制等离子体，从而增加熔深，提高焊接速度；由于质轻而能逸出，不易造成气孔。当然，从我们实际焊接的效果看，用氩气保护的效果还不错。等离子云对熔深的影响在低焊接速度区最为明显。当焊接速度提高时，它的影响就会减弱。保护气体是通过喷嘴口以一定的压力射出到达工件表面的，喷嘴的流体力学形状和出口的直径大小十分重要。它必须以足够大以驱使喷出的保护气体覆盖焊接表面，但为了有效保护透镜，阻止金属蒸气污染或金属飞溅损伤透镜，喷口大小也要加以限制。流量也要加以控制，否则保护气的层流变成紊流，大气卷入熔池，最终形成气孔。为了提高保护效果，还可用附加的侧向吹气的方式，即通过一较小直径的喷管将保护气体以一定的角度直接射入深熔焊接的小孔。保护气体不仅抑制了工件表面的等离子体云，而且对孔内的等离子体及小孔的形成施加影响，熔深进一步增大，获得深宽比较为理想的焊缝。但是，此种方法要求精确控制气流量大小、方向，否则容易产生紊流而破坏熔池，导致焊接过程难以稳定。 焊接起始、终止点的激光功率渐升、渐降控制

激光深熔焊接时，不管焊缝深浅，小孔现象始终存在。当焊接过程终止、关闭功率开关时，焊缝尾端将出现凹坑。另外，当激光焊层覆盖原先焊缝时，会出现对激光束过度吸收，导致焊件过热或产生气孔。为了防止上述现象发生，可对功率起止点编制程序，使功率起始和终止时间变成可调，即起始功率用电子学方法在一个短时间内从零升至设置功率值，并调节焊接时间，最后在焊接终止时使功率由设置功率逐渐降至零值。

影响激光焊接性能的因素有哪些

影响激光焊接质量的因素有哪些：

一、焊接工艺参数

影响激光焊接质量的焊接工艺参数主要包含：激光功率 焊接速度、

透镜焦距,聚焦位置,保护气体等。激光功率和焊接速度是影响焊接质量的最主要参数,焊接厚度取决于激光功率,约为功率(KW)的0.7次方,通常功率增大,焊接深度增加;速度增加,熔深变浅,焊缝和热影响区变窄,生产率增高。

二、焊接工装夹具

在激光焊接的过程当中,焊接工装夹具主要是将焊接工件准确定位和可靠夹紧,便于焊接工件进行装配和焊接,保证焊接结构精度,有效的防止和减轻焊接热变形。

三、焊接的设备

金密激光焊接机通常由激光器、导光和聚焦系统组成.这些系统对于激光焊接的质量而言都是有一定影响的。用于焊接的激光器主要有脉冲激光器和连续激光器,最重要的性能是输出功率和光束质量.焊接对激光器的质量要求最主要的是光束模式和输出功率的稳定性.光束模式阶数越低,光束的聚焦性能越好,光斑越小,相同激光功率下激光功率密度越高,焊接深宽比越大.激光器的输出功率稳定性越好,焊接一致性就越好。

而导光和聚焦系统主要由光纤,准直(扩束)镜、反射镜和聚焦镜组成,实现传输光束和聚焦的功能.这些光学零件,在大功率激光作用下,性能可能会劣化使透过率下降,产生热透镜效应(透镜受热膨胀焦距发生变化)。如有表面污染,则会增加传输损耗甚至可能导致光学零件的损坏,所以光学零件的质量,维护和工作状态监测对保证焊接质量至关重要。

四、工件状态

金密激光焊接工件的加工精度、装配精度以及清洁程度因为激光光斑小,焊缝窄,一般不加填充金属,如装配不严间隙过大,光束会穿过间隙不能熔化母材,或者引起明显的咬边,凹陷.所以一股板材对接装配间隙和光斑对缝偏差均不应大于0.1mm,错边不应大于0.2mm.当然对焊接质量要求更高的工件,其焊接工件的加工精度及装配精度也更高,尤其是焊接前的人工装配,要保证焊接位置的高低差,装配间隙和加工件的清洁程度。

而材料的均匀性是指物质的一种或几种特性具有同组分或相同结构的状态材料的均匀性直接影响到材料的有效使用。影响材料均匀性的因素有合金成分的分布、材料厚度等,合金元素的种类和含量本身就对焊接质量存在影响,其分布的均匀性直接影响到焊缝的一致性。例如铝合金材料焊接时,合金元素的分布不均匀,或者内部存在杂质的含量不同,容易出现焊接缺陷:炸孔、

咬边及凹陷。

结合以上几点来分析,要在高速连续的激光焊接过程中,并在合遁的范围内,保证焊接质量,如焊缝成形的可靠性和稳定性,确保焊接质量,一方面需采用光束质量和激光输出功率稳定性好的激光器和采用高质量、高稳定性的光学元件组成其导光聚焦系统,并经常维护,防止污染,保持清洁,并适当对工件进行预处理;另一方面要确保工件的加工精度和装配精度,并且针对不同的加工材料分别设定不同的激光加工参数,选择合适的激光功率,焊接速度、激光波形,离焦星和保护气体,根据不同焊接效果优化加工参数,提高激光焊接质星的可隼性和稳定性。

激光焊接机的激光焊接机参数

激光焊接机参数调整方法如下：

激光脉冲宽度：

激光脉冲宽度是激光焊接机在焊接过程的一个重要参数，激光脉宽，决定着焊接物的焊接宽度和深度，激光脉宽的设置影响着焊接的效果;脉宽越长热影响区越大，熔深是随脉宽的1/2次方增加。其实对于每种材料，都有一个可使熔深达到最大的最佳脉冲宽度。

激光功率密度：

激光功率密度是激光加工中最关键的参数之一。激光焊接中存在一个激光能量密度阈值，低于此值，熔深很浅，一旦达到或超过此值，熔深会大幅度提高;因此功率密度越高，工件表层加热至沸点越快,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。

激光脉冲波形：

激光脉冲波形在激光焊接中是一个重要问题，尤其对于薄片焊接更为重要。当高强度激光束射至材料表面，金属表面将会有40~70%的激光能量反射而损失掉，且反射率随表面温度变化。在一个激光脉冲作用期间内，金属反射率的变化很大，是以，不合的金属对于激光的反射率和激光的应用率都不一样，要进行有效的焊接就必须输入不合波形的激光，如许焊缝处的金属组织才能在最佳的方法结晶，形成与基体金属一致的组织，才能形成高质量的焊缝。在实际焊接中可针对不同材料的焊接特性，灵活调整脉冲波形。如对于易脆材料可以采用能量缓慢降低的脉冲波形,减慢冷淬速度。

　激光焊接机的参数设置调整主要是对激光脉冲宽度，激光功率密度，激光脉冲波形的设置调整，对应不同的焊接材料，激光焊接机的参数都是有不同的调试数据。激光焊接机的参数设置调整主要是你这三大要点，用户可根据焊接材料自行调整激光焊接机参数。

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