1. 激光焊接與激光-電弧復(fù)合焊接基本原理及特點(diǎn)

激光焊接是利用高能量密度激光束迅速加熱工件、熔化材料、實(shí)現(xiàn)材料連接的熔焊技術(shù)。通過(guò)激光與物質(zhì)相互作用過(guò)程中形成的“小孔”，激光焊接能夠獲得晶粒細(xì)小、深寬比很大的焊接接頭，且具有作用時(shí)間短、效率高、變形小、接頭質(zhì)量?jī)?yōu)良和焊接精度高的特點(diǎn)

激光－電弧復(fù)合焊接工藝是由不同形式的激光熱源，如CO2、YAG激光等和不同類型的電弧熱源，如TIG、MIG/MAG、PAW等通過(guò)旁軸或同軸方式相結(jié)合，共同作用于工件同一位置實(shí)現(xiàn)金屬材料連接的焊接過(guò)程，其原理如圖所示。通過(guò)集成物理性質(zhì)、能量特性截然不同的兩種熱源，激光－電弧復(fù)合焊接同時(shí)具備激光和電弧焊接的優(yōu)點(diǎn)，具有1+1>2的效果。具體優(yōu)勢(shì)如下：同電弧和激光相比，焊接熔深更大，焊接速度更快，接頭性能更好。下圖為其和單獨(dú)激光和電弧焊接的焊縫成形對(duì)比。同單一激光焊接相比，接頭間隙橋接能力、高反射率金屬焊接能力和缺陷抑制能力更強(qiáng)。同傳統(tǒng)電弧焊接相比，焊接變形更小。

2. 多功能全固態(tài)激光焊接設(shè)備

(1)系統(tǒng)構(gòu)成

•  
• 全固態(tài)激光器（根據(jù)不同焊接需求，可選配光纖、Disc、Nd:YAG或二極管激光器）及配套水冷機(jī)組；
• 高精度機(jī)器人、外部滑軌、變位機(jī)多軸（≥8）加工平臺(tái)；
• PLC總控系統(tǒng)；
• 透射式聚焦激光焊接頭（或一體式激光-電弧復(fù)合焊接頭）；
• 光纖傳輸外光路系統(tǒng)；
• 專用的焊接工裝夾具；
• 脈沖MIG電弧焊機(jī)（用于激光-電弧復(fù)合焊接）；
• 焊縫跟蹤系統(tǒng)（選配）；
• 透射式激光切割頭（選配）。

(2)應(yīng)用領(lǐng)域

• 汽車車身的三維激光焊接；
• 家電、工程機(jī)械、汽車、化工領(lǐng)域中復(fù)雜結(jié)構(gòu)件的三維激光焊接；
• 汽車不等厚板激光拼焊及齒輪軸、排氣管、撥叉件、安全氣囊等零部件的激光焊接；
• 冶金領(lǐng)域的板帶激光在線拼焊；
• 常用管材、箱體、型材及結(jié)構(gòu)件的高質(zhì)量激光焊接及激光-電弧復(fù)合焊接。

(3)主要特點(diǎn)

• 機(jī)器人多軸（≥8）聯(lián)動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)好，配置優(yōu)，精度高，速度快；高精度機(jī)器人和焊接工藝專家系統(tǒng)有機(jī)配合，精度高，速度快，質(zhì)量好。工業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)界面友好，功能強(qiáng)大，操作方便，具有方便的運(yùn)動(dòng)軌跡示教功能；
• 加工空間尺寸大，適用面廣，可進(jìn)行大型平面結(jié)構(gòu)的激光拼焊、大型復(fù)雜結(jié)構(gòu)件的激光三維切割和焊接；
• 激光聚焦頭采用透射式聚焦激光焊接頭，氣體保護(hù)，調(diào)節(jié)迅速，定位精確；配置良好的冷卻裝置和抽風(fēng)除塵裝置，激光傳輸穩(wěn)定，鏡片使用時(shí)間長(zhǎng)；
• 雙工位設(shè)計(jì)（縮短產(chǎn)品生產(chǎn)周期），加工范圍和焊接工裝可根據(jù)工件需求配套設(shè)計(jì)；
• 可加工材料范圍：合金鋼、不銹鋼（接頭強(qiáng)度不低于母材）；輕金屬（鎂、鋁、鈦），其中鈦合金接頭強(qiáng)度高于母材，鋁合金強(qiáng)度系數(shù)≥0.75，鎂合金強(qiáng)度系統(tǒng)≥0.85； 異種金屬（鋁-鋼、鋁-鈦、鋁-銅等）；
• 焊縫成形美觀、深寬比大、熱影響區(qū)小、焊接接頭強(qiáng)度高、質(zhì)量穩(wěn)定且高效率；
• 可實(shí)現(xiàn)激光-電弧復(fù)合焊接功能（需另購(gòu)部件），進(jìn)一步擴(kuò)大可焊范圍、提高焊接質(zhì)量和效率；
• 后續(xù)擴(kuò)展功能多，操作性好，優(yōu)化方便：提供后續(xù)功能擴(kuò)展及工藝開(kāi)發(fā)支持，可選配機(jī)構(gòu)加工監(jiān)測(cè)、跟蹤等附屬設(shè)備，通過(guò)選配功能件可提高焊接精度并實(shí)現(xiàn)激光切割功能。

(4)主要技術(shù)指標(biāo)

3. 多功能激光-電弧復(fù)合焊接設(shè)備

機(jī)

(1)系統(tǒng)構(gòu)成

高功率CO2激光器及配套水冷機(jī)組；

• 懸臂式大型加工平臺(tái)及外光路傳輸系統(tǒng)；
• 五軸四聯(lián)動(dòng)西門(mén)子802D或804D數(shù)控系統(tǒng)；
• PLC總控系統(tǒng)；
• 全反射聚焦激光焊接頭（或一體式激光-電弧復(fù)合焊接頭）；
• 專用的焊接工裝夾具；
• 脈沖MIG電弧焊機(jī)（實(shí)現(xiàn)激光-電弧復(fù)合焊接功能）；
• 焊縫跟蹤系統(tǒng)（選配）；
• 透射式激光切割頭（選配）。
•  

(2)產(chǎn)品特點(diǎn)

采用先進(jìn)技術(shù)制造的CO2激光器，具有及其高的光電轉(zhuǎn)換效率，最佳的光束質(zhì)量和高穩(wěn)定性。低消耗、低運(yùn)行成本，集成化程度高；

• 擁有高質(zhì)量的部件和良好的結(jié)構(gòu)，保證了設(shè)備的穩(wěn)定性。該機(jī)型選用德國(guó)Siemens公司的控制系統(tǒng)和直線電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、高精度直線導(dǎo)軌，具有高速度、高精度、高可靠性；
• 全反射或透射式聚焦激光焊接頭，外光路全封閉，激光傳輸穩(wěn)定，鏡片使用壽命長(zhǎng)，加工穩(wěn)定性好；
• 德國(guó)西門(mén)子802D數(shù)控系統(tǒng)，具有故障自診功能，保證設(shè)備安全運(yùn)行；
• 機(jī)床加工范圍和焊接工裝可根據(jù)工件需求配套設(shè)計(jì)；
• 雙工位設(shè)計(jì)（縮短產(chǎn)品生產(chǎn)周期），加工范圍和焊接工裝可根據(jù)工件需求配套設(shè)計(jì)；
• 可加工材料范圍：合金鋼、不銹鋼（接頭強(qiáng)度不低于母材）；輕金屬（鎂、鋁、鈦），其中鈦合金接頭強(qiáng)度高于母材，鋁合金強(qiáng)度系≥0.75，鎂合金強(qiáng)度系統(tǒng)≥0.85； 異種金屬（鋁-鋼、鋁-鈦、鋁-銅等）；
• 焊縫成形美觀、深寬比大、熱影響區(qū)小、焊接接頭強(qiáng)度高、質(zhì)量穩(wěn)定且高效率；
• 可實(shí)現(xiàn)激光-電弧復(fù)合焊接功能（需另購(gòu)部件），進(jìn)一步擴(kuò)大可焊范圍、提高焊接質(zhì)量和效率。
• 后續(xù)擴(kuò)展功能多，操作性好，優(yōu)化方便：提供后續(xù)功能擴(kuò)展及工藝開(kāi)發(fā)支持，可選配機(jī)構(gòu)加工監(jiān)測(cè)、跟蹤等附屬設(shè)備，通過(guò)選配功能件可提高焊接精度并實(shí)現(xiàn)激光切割功能。

(3)主要性能指標(biāo)

(4)應(yīng)用領(lǐng)域

汽車不等厚板激光拼焊。

• 汽車齒輪軸、排氣管、撥叉件、安全氣囊等零部件的激光焊接；
• 冶金領(lǐng)域的板帶激光在線拼焊；
• 家電、工程機(jī)械、化工領(lǐng)域中的常用管材、箱體、型材及結(jié)構(gòu)件的高質(zhì)量激光焊接及激光-電弧復(fù)合焊接。

4. 激光焊接及激光－電弧復(fù)合焊接設(shè)備典型應(yīng)用

(1)九連敦破損編鐘的形、聲修復(fù)

(2)平面及回轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)件的激光焊接或激光-電弧復(fù)合焊接

采用激光焊接對(duì)各種材料的平面或回轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)件進(jìn)行焊接，具有高焊速、無(wú)變形、焊縫紉、質(zhì)量高和易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化等特點(diǎn)，現(xiàn)廣泛應(yīng)用于各個(gè)行業(yè)，特別是汽車行業(yè)。激光焊接能進(jìn)行無(wú)接觸的單邊焊，可減少凸邊寬度和重量，提高材料利用率，激光焊接熱影響區(qū)小、變形小、能增加轎車結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，提高轎車生產(chǎn)的自動(dòng)化程度。

優(yōu)點(diǎn)：
 

激光焊接工藝先進(jìn)，能提高焊接質(zhì)量，其焊接接頭強(qiáng)度高，可以達(dá)到與母材等強(qiáng)度
激光焊接設(shè)備性能穩(wěn)定、重復(fù)性好、可靠性高，焊接接頭美觀
由于激光焊接的平整，被焊工件在生產(chǎn)過(guò)程中不會(huì)損傷其它部件#p#分頁(yè)標(biāo)題#e#

(3)不等厚板激光拼焊

不等厚板激光焊接可以將不同材料不同厚度的金屬板材焊接起來(lái)，在汽車制造中得到廣泛的應(yīng)用，可有效地節(jié)省材料、降低車身重量,降低成本、降低油耗,從而獲得很大的經(jīng)濟(jì)效益。

優(yōu)點(diǎn)：
 

降低了整車的制造成本、物流成本、整車重量、裝配公差、油耗和廢品率
減少了外圍加強(qiáng)件數(shù)量，簡(jiǎn)化了裝配步驟及工藝
車輛的碰撞能力增強(qiáng)，沖壓成型率及抗腐能力提高

(4)復(fù)雜結(jié)構(gòu)件、大型結(jié)構(gòu)件的三維激光焊接（全固態(tài)激光焊接機(jī)）

采用HUST-SLW多功能全固態(tài)激光（Solid-state Lasers）焊接機(jī)可進(jìn)行復(fù)雜結(jié)構(gòu)件、大型結(jié)構(gòu)件的三維激光焊接，系統(tǒng)主機(jī)采用八軸聯(lián)動(dòng)機(jī)器人，運(yùn)行速度快，精度高，同時(shí)支持外部軸，這為三維空間零件的焊接切割提供了有力的保證；該設(shè)備功能多，操作性佳，安全系數(shù)高。

優(yōu)點(diǎn)：
 

通過(guò)機(jī)器人示校功能、配合滑軌和焊接變位機(jī)能迅速完成三維復(fù)雜曲線的準(zhǔn)確定位。光纖激光傳輸使激光束能輕易滿足三維零件的全方位焊接需求；
激光焊接效率高、變形小，能減少焊接工序，輕易實(shí)現(xiàn)復(fù)雜三維零件的高質(zhì)量、高精度焊接，且接頭機(jī)械性能優(yōu)良；
利用激光-MIG復(fù)合焊接可進(jìn)一步降低工件裝夾精度和變形要求，提高焊接效率，且能提高焊接質(zhì)量。

(5)激光模具修補(bǔ)焊接

通過(guò)激光修補(bǔ)，可以將原來(lái)的模具重新利用，大大節(jié)約了生產(chǎn)成本和提高了工作效率。激光模具焊接機(jī)適用于如數(shù)碼產(chǎn)品、手機(jī)、玩具、汽車、摩托車等模具制造和成型行業(yè)，可修補(bǔ)的材料包括: 高合金鋼、含鎳工具鋼、銅合金、高韌鋁合金等。

優(yōu)點(diǎn)：
 

焊接點(diǎn)直徑小，受熱范圍小，焊后不出現(xiàn)氣孔、塌陷、熱應(yīng)變及金相組織變化的現(xiàn)象，極大減小焊后處理工序；
熱影響區(qū)小，模具不變形、不變色，氧化效應(yīng)極低；
焊接深度大，焊接牢固；溶化充分，不留修補(bǔ)痕跡；
溶池溶料凸起部份與基體結(jié)合處無(wú)凹陷現(xiàn)象。

(6)齒輪及零部件激光焊接

齒輪焊接可以大幅度降低齒輪的制造成本，因此，在汽車工業(yè)中早已廣泛應(yīng)用。與傳統(tǒng)焊接工藝相比，激光焊接齒輪無(wú)需在真空中進(jìn)行，而且可避免焊接變形，保證了焊接后的齒輪無(wú)需再精加工。激光焊接變形小，節(jié)省材料，焊縫外觀好的特點(diǎn)復(fù)合汽車小型零配件的激光焊接需求，可應(yīng)用于汽缸墊，噴油嘴，火花塞，ABS等等。

汽車齒輪激光焊接	差速器冠狀齒輪激光焊	齒輪焊接成品圖	氣缸墊片激光焊接

優(yōu)點(diǎn)：

齒輪及零部件激光焊接無(wú)需在真空中進(jìn)行，簡(jiǎn)化工藝步驟，減少設(shè)備投入
可避免焊接變形，保證了焊接后的工件無(wú)需再精加工
焊縫處具有相當(dāng)或優(yōu)于母材的綜合機(jī)械性能

(7)鋸片刀頭激光焊接

采用激光焊接金剛石圓鋸片，由于焊接過(guò)程中注入工件的能量高度集中、作用時(shí)間極短，故工件熱變形小，易于保證鋸片的尺 寸精度；而且，激光焊接過(guò)程易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，有利于減輕勞動(dòng)強(qiáng)度。激光焊接具有加熱和冷卻速度快的特點(diǎn)，有利于獲得均勻細(xì)化的焊縫組織，從而能大大提高金剛石鋸片的結(jié)合強(qiáng)度，保證使用安全可靠。#p#分頁(yè)標(biāo)題#e#

優(yōu)點(diǎn)：

高效、快速焊齒，重復(fù)性好, 每一齒都有良好的重復(fù)性；
加熱快速, 均勻, 可有效防止鋸齒局部過(guò)熱引起的脆化和斷裂，還可防止未焊透引起的掉齒等不良現(xiàn)象；
可焊接高性能, 高硬度鋸齒的鋸片, 這些鋸片用電阻焊無(wú)法焊。