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1. 激光焊接與激光-電弧復合焊接基本原理及特點

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、實現材料連接的熔焊技術。通過激光與物質相互作用過程中形成的“小孔”，激光焊接能夠獲得晶粒細小、深寬比很大的焊接接頭，且具有作用時間短、效率高、變形小、接頭質量優良和焊接精度高的特點

激光－電弧復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等通過旁軸或同軸方式相結合，共同作用于工件同一位置實現金屬材料連接的焊接過程，其原理如圖所示。通過集成物理性質、能量特性截然不同的兩種熱源，激光－電弧復合焊接同時具備激光和電弧焊接的優點，具有1+1>2的效果。具體優勢如下：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。下圖為其和單獨激光和電弧焊接的焊縫成形對比。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。同傳統電弧焊接相比，焊接變形更小。

2. 多功能全固態激光焊接設備

(1)系統構成

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

(2)應用領域

• 汽車車身的三維激光焊接；
• 家電、工程機械、汽車、化工領域中復雜結構件的三維激光焊接；
• 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；
• 冶金領域的板帶激光在線拼焊；
• 常用管材、箱體、型材及結構件的高質量激光焊接及激光-電弧復合焊接。

(3)主要特點

• 機器人多軸（≥8）聯動系統結構好，配置優，精度高，速度快；高精度機器人和焊接工藝專家系統有機配合，精度高，速度快，質量好。工業機器人系統界面友好，功能強大，操作方便，具有方便的運動軌跡示教功能；
• 加工空間尺寸大，適用面廣，可進行大型平面結構的激光拼焊、大型復雜結構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，調節迅速，定位精確；配置良好的冷卻裝置和抽風除塵裝置，激光傳輸穩定，鏡片使用時間長；
• 雙工位設計（縮短產品生產周期），加工范圍和焊接工裝可根據工件需求配套設計；
• 可加工材料范圍：合金鋼、不銹鋼（接頭強度不低于母材）；輕金屬（鎂、鋁、鈦），其中鈦合金接頭強度高于母材，鋁合金強度系數≥0.75，鎂合金強度系統≥0.85； 異種金屬（鋁-鋼、鋁-鈦、鋁-銅等）；
• 焊縫成形美觀、深寬比大、熱影響區小、焊接接頭強度高、質量穩定且高效率；
• 可實現激光-電弧復合焊接功能（需另購部件），進一步擴大可焊范圍、提高焊接質量和效率；
• 后續擴展功能多，操作性好，優化方便：提供后續功能擴展及工藝開發支持，可選配機構加工監測、跟蹤等附屬設備，通過選配功能件可提高焊接精度并實現激光切割功能。

(4)主要技術指標

3. 多功能激光-電弧復合焊接設備

機

(1)系統構成

高功率CO2激光器及配套水冷機組；

• 懸臂式大型加工平臺及外光路傳輸系統；
• 五軸四聯動西門子802D或804D數控系統；
• PLC總控系統；
• 全反射聚焦激光焊接頭（或一體式激光-電弧復合焊接頭）；
• 專用的焊接工裝夾具；
• 脈沖MIG電弧焊機（實現激光-電弧復合焊接功能）；
• 焊縫跟蹤系統（選配）；
• 透射式激光切割頭（選配）。
•  

(2)產品特點

采用先進技術制造的CO2激光器，具有及其高的光電轉換效率，最佳的光束質量和高穩定性。低消耗、低運行成本，集成化程度高；

• 擁有高質量的部件和良好的結構，保證了設備的穩定性。該機型選用德國Siemens公司的控制系統和直線電機驅動系統、高精度直線導軌，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，激光傳輸穩定，鏡片使用壽命長，加工穩定性好；
• 德國西門子802D數控系統，具有故障自診功能，保證設備安全運行；
• 機床加工范圍和焊接工裝可根據工件需求配套設計；
• 雙工位設計（縮短產品生產周期），加工范圍和焊接工裝可根據工件需求配套設計；
• 可加工材料范圍：合金鋼、不銹鋼（接頭強度不低于母材）；輕金屬（鎂、鋁、鈦），其中鈦合金接頭強度高于母材，鋁合金強度系≥0.75，鎂合金強度系統≥0.85； 異種金屬（鋁-鋼、鋁-鈦、鋁-銅等）；
• 焊縫成形美觀、深寬比大、熱影響區小、焊接接頭強度高、質量穩定且高效率；
• 可實現激光-電弧復合焊接功能（需另購部件），進一步擴大可焊范圍、提高焊接質量和效率。
• 后續擴展功能多，操作性好，優化方便：提供后續功能擴展及工藝開發支持，可選配機構加工監測、跟蹤等附屬設備，通過選配功能件可提高焊接精度并實現激光切割功能。

(3)主要性能指標

(4)應用領域

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；
• 冶金領域的板帶激光在線拼焊；
• 家電、工程機械、化工領域中的常用管材、箱體、型材及結構件的高質量激光焊接及激光-電弧復合焊接。

4. 激光焊接及激光－電弧復合焊接設備典型應用

(1)九連敦破損編鐘的形、聲修復

(2)平面及回轉結構件的激光焊接或激光-電弧復合焊接

采用激光焊接對各種材料的平面或回轉結構件進行焊接，具有高焊速、無變形、焊縫紉、質量高和易于實現自動化等特點，現廣泛應用于各個行業，特別是汽車行業。激光焊接能進行無接觸的單邊焊，可減少凸邊寬度和重量，提高材料利用率，激光焊接熱影響區小、變形小、能增加轎車結構強度，提高轎車生產的自動化程度。

優點：
 

激光焊接工藝先進，能提高焊接質量，其焊接接頭強度高，可以達到與母材等強度
激光焊接設備性能穩定、重復性好、可靠性高，焊接接頭美觀
由于激光焊接的平整，被焊工件在生產過程中不會損傷其它部件#p#分頁標題#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，在汽車制造中得到廣泛的應用，可有效地節省材料、降低車身重量,降低成本、降低油耗,從而獲得很大的經濟效益。

優點：
 

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
減少了外圍加強件數量，簡化了裝配步驟及工藝
車輛的碰撞能力增強，沖壓成型率及抗腐能力提高

(4)復雜結構件、大型結構件的三維激光焊接（全固態激光焊接機）

采用HUST-SLW多功能全固態激光（Solid-state Lasers）焊接機可進行復雜結構件、大型結構件的三維激光焊接，系統主機采用八軸聯動機器人，運行速度快，精度高，同時支持外部軸，這為三維空間零件的焊接切割提供了有力的保證；該設備功能多，操作性佳，安全系數高。

優點：
 

通過機器人示校功能、配合滑軌和焊接變位機能迅速完成三維復雜曲線的準確定位。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，輕易實現復雜三維零件的高質量、高精度焊接，且接頭機械性能優良；
利用激光-MIG復合焊接可進一步降低工件裝夾精度和變形要求，提高焊接效率，且能提高焊接質量。

(5)激光模具修補焊接

通過激光修補，可以將原來的模具重新利用，大大節約了生產成本和提高了工作效率。激光模具焊接機適用于如數碼產品、手機、玩具、汽車、摩托車等模具制造和成型行業，可修補的材料包括: 高合金鋼、含鎳工具鋼、銅合金、高韌鋁合金等。

優點：
 

焊接點直徑小，受熱范圍小，焊后不出現氣孔、塌陷、熱應變及金相組織變化的現象，極大減小焊后處理工序；
熱影響區小，模具不變形、不變色，氧化效應極低；
焊接深度大，焊接牢固；溶化充分，不留修補痕跡；
溶池溶料凸起部份與基體結合處無凹陷現象。

(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，在汽車工業中早已廣泛應用。與傳統焊接工藝相比，激光焊接齒輪無需在真空中進行，而且可避免焊接變形，保證了焊接后的齒輪無需再精加工。激光焊接變形小，節省材料，焊縫外觀好的特點復合汽車小型零配件的激光焊接需求，可應用于汽缸墊，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

優點：

齒輪及零部件激光焊接無需在真空中進行，簡化工藝步驟，減少設備投入
可避免焊接變形，保證了焊接后的工件無需再精加工
焊縫處具有相當或優于母材的綜合機械性能

(7)鋸片刀頭激光焊接

采用激光焊接金剛石圓鋸片，由于焊接過程中注入工件的能量高度集中、作用時間極短，故工件熱變形小，易于保證鋸片的尺 寸精度；而且，激光焊接過程易于實現自動化，有利于減輕勞動強度。激光焊接具有加熱和冷卻速度快的特點，有利于獲得均勻細化的焊縫組織，從而能大大提高金剛石鋸片的結合強度，保證使用安全可靠。#p#分頁標題#e#

優點：

高效、快速焊齒，重復性好, 每一齒都有良好的重復性；
加熱快速, 均勻, 可有效防止鋸齒局部過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象；
可焊接高性能, 高硬度鋸齒的鋸片, 這些鋸片用電阻焊無法焊。