激光焊接
關注創建者：流口水的兔子 創建時間：2018-08-27
激光焊接的視頻教程
基于fluent的激光焊接數值仿真分析方法
基于Fluent的激光焊接數值仿真分析方法 適用人群：焊接、數值仿真，材料加工等相關工程師，學生等 基于fluent的激光焊接數值仿真分析方法（免費） 【已結束】 直播時間：2022-07-21 19:30 本場直播主要對fluent中激光焊接的分析方法進行介紹。
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ABAQUS激光焊接模擬
詳細講解了激光焊接模擬的流程，DFLUX子程序的應用，詳細的后處理方法，包含焊接熱循環曲線的提取，沿特定路徑殘余應力的分布，焊接變形（角變形）的計算方法等。激光焊接熱源選用高斯面熱源和高斯旋轉體熱源的復合來實現。提供cae模型及DFLUX子程序文件。聯系QQ1224294049，歡迎咨詢。 注：附件下載后顯示為.cae文件，把后綴更改為.zip，然后解壓即可。
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激光焊接在有限元分析中的實現
1.焊接工藝的發展 ? 2.焊接有限元仿真技術的現狀 ? 3.激光焊仿真研究 ? 4.marc中激光焊的實現 ? 5.abaqus中激光焊的實現
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激光焊接的實例教程
2002年前后，空客公司采用雙光束雙側同步激光焊接工藝（見圖2），將A318鋁合金飛機機身兩塊下壁板的蒙皮與桁條焊接成整體機身壁板，減輕飛機機身的重量近20%，提高強度近20%，后續推廣應用于A380、A340、A350等多個機型的機身整體壁板制造，以及A380的艙壁門筋板以及無人駕駛飛機結構，在A350上的焊縫總長度更是達到1000m。
圖2?雙激光束雙側同步激光焊接
我國激光焊接技術研究起步于20世紀80年代，經過多年努力，已成功實現了汽車制造拼焊、管道焊接應用。隨著鋁合金、鈦合金激光焊接工藝基礎研究的深度、廣度不斷增大，已實現了部分飛機構件的激光焊接應用。
自20世紀90年代后期開始，中航工業北京航空制造工程研究所就已經開展了飛機構件激光焊接技工藝研究。2003年，在國內率先將激光焊技術應用于飛機鈦合金壁板類關鍵構件的焊接，同時在激光填絲焊接、激光電弧復合焊接、激光雙光點焊接、T形接頭激光雙光束雙側同步焊接技術等新工藝方面也進行了大量研究。2014年左右，在國產大型客機設計方案中，前機身、中后機身的部分鋁鋰合金下壁板擬采用激光焊接方案，中國商飛公司牽頭開展了工藝穩定性分析、變形控制，以及缺陷檢測與控制等相關研究工作，初步實現了試驗件級構件的激光焊接（見圖3）。
圖3?鋁鋰合金激光焊接壁板試驗件
（2）激光焊接在飛機修理中的應用 激光焊接技術具有焊接速度快、施工較鉚接簡單的特點，是代替鉚接工藝的理想技術，在飛機結構修理領域具有較大的應用優勢。國內已就激光焊接技術修理飛機構件開展了一些研究，并已實現了部分構件的修理應用。國內某飛機修理工廠已將激光焊接技術應用于飛機鈦合金機尾罩的損傷修理，并制定了鈦合金結構激光焊接修理工藝規范。
展開 激光焊接零部件，零件焊接部位幾乎沒有變形，焊接速度快，而且不需要焊后熱處理，目前激光焊接零部件已經廣泛采用，常見于變速器齒輪、氣門挺桿、車門鉸鏈等。
目前，新的激光焊接有激光混合焊接技術、雙焦點激光焊接技術兩種。激光焊接運用于汽車可以降低車身重量、提高車身的裝配精度、增加車身的剛度、降低汽車車身制造過程中的沖壓和裝配成本，減少車身零件的數目同時將其整體化是非常必要的。
談到汽車行業運用激光焊接技術，我們最先想到的就是德國人，德國人最先把激光焊接技術運用于汽車。我們以寶馬和大眾為例可以看到，在20世紀90年代中期，BMW公司利用激光焊接機器人完成了BMW 5系列轎車的第一條焊縫，焊縫總長度達12m。到2003年7月，激光焊接焊縫的總長度累計達到150萬米。在新的激光焊接技術方案上，德國大眾Touran轎車就是一個很好的例證。在這一新型轎車中，激光焊點的數量達到了1400個、焊縫的總長度達70m。同時，奧迪也采用了激光焊接技術來焊接車身。在舒適、美觀的敞蓬轎車的生產中，VW公司的技術人員與奧地利的焊接專家Fronius公司合作研制開發了一種激光混合焊接技術。在高級敞蓬轎車的車門上，激光混合焊接焊縫的長度達到了35.7m，是純激光焊接焊縫長度的3倍。
在中國上市的一汽大眾生產的緊湊車型Sagitar，又叫速騰，即使是“小車”，可是速騰的激光焊接卻達到了30多米長。高爾夫的焊接長度方面，激光焊接也長達52.5m，Polo的全車身激光焊接總長度也達到6591mm。
在激光混合焊接技術上，德國大眾的材料專家認為：與純激光焊接技術相比，利用激光混合焊接技術可大大提高板金件縫隙的連接能力。從而使得VW公司可以更加充分地利用激光高速焊接時電弧焊接的工藝穩定性，大眾的Phaeton D1所有車門都采用激光-MIG復合焊。
展開 首先，什么是激光？世界上的第一個激光束于1960年利用閃光燈泡激發紅寶石晶粒所產生，因受限于晶體的熱容量，只能產生很短暫的脈沖光束且頻率很低。雖然瞬間脈沖峰值能量可高達106瓦，但仍屬于低能量輸出。
激光焊接是利用高能量密度的激光束作為熱源的一種高效精密焊接方法。激光焊接是激光材料加工技術應用的重要方面之一。20世紀70年代主要用于焊接薄壁材料和低速焊接，焊接過程屬熱傳導型，即激光輻射加熱工件表面，表面熱量通過熱傳導向內部擴散，通過控制激光脈沖的寬度、能量、峰值功率和重復頻率等參數，使工件熔化，形成特定的熔池
下圖是激光焊接的工作原理：
激光技術采用偏光鏡反射激光產生的光束使其集中在聚焦裝置中產生巨大能量的光束，假如焦點靠近工件，工件就會在幾毫秒內熔化和蒸發，這一效應可用于焊接工藝高 功率CO2及高功率YAG激光器的出現，開辟了激光焊接的新領域。激光焊接設備的關鍵是大功率激光器，主要有兩大類，一類是固體激光器，又稱Nd:YAG 激光器。Nd（釹）是一種稀土族元素，YAG代表釔鋁柘榴石，晶體結構與紅寶石相似。Nd:YAG激光器波長為1.06μm，主要優點是產生的光束可以通 過光纖傳送，因此可以省往復雜的光束傳送系統，適用于柔性制造系統或遠程加工，通常用于焊接精度要求比較高的工件。汽車產業常用輸出功率為3-4千瓦的 Nd:YAG激光器。另一類是氣體激光器，又稱CO2激光器，分子氣體作工作介質，產生均勻為10.6μm的紅外激光，可以連續工作并輸出很高的功率，標 準激光功率在2-5千瓦之間。
與其它傳統焊接技術相比，激光焊接的主要優點是：
1、速度快、深度大、變形小。
2、能在室溫或特殊條件下進行焊接，焊接設備裝置簡單。
展開 雙焦點激光焊接技術不僅能使焊縫的深度提高，也可使焊接的速度加快，因而避免溶洞的出現等問題，現在已成為一種新的激光焊接技術。
3.3 復合激光焊接技術
復合激光焊接技術是傳統的焊接技術與激光技術的結合，這種技術具備了二者的雙重優點。發展較為顯著的復合激光焊接技術有激光一電弧焊接技術，激光一電弧復合焊接技術既能充分表現出激光焊和電弧焊各自的優點又能有效地避免各自的不足。
它的特點為:電弧的加入延長了焊縫凝固時間，稀釋了等離子，有效減少氣孔、裂紋等缺陷，激光與MIG電弧焊復合有效減少焊接裂紋傾向和提高焊縫的力學性能。復合激光焊接技術可實現較大焊縫的焊接，并且使焊縫的韌性進一步提升。
4 結語
激光焊接技術有很多獨特優勢，如能量密度高、焊縫窄、不需真空環境和不受導電材料制約等。目前，激光焊接使用中已出現智能化，極大推動了高精尖焊接工藝在各個領域的發展?，F在激光焊接技術已成功運用到生物醫學上，未來很可能用到臨床檢測、手術等特殊行業中。激光器的研發、雙焦點激光焊接技術和復合激光技術是激光焊接新的發展方向。
□ END □
展開 在汽車制造中，采用高功率激光焊接技術可以提高產品設計的靈活性，提高生產效率，增強車身的剛度，提高產品質量和市場競爭力。作為我國基礎工業裝備及自動化裝備的主要供應商，一直以來，大族激光智能裝備集團金屬激光切割、焊接、焊裝、3D 打印、清洗等方面的技術水平在激光行業中遙遙領先，為汽車、工程機械、農業機械、電力、廚衛家具、家電、模具等行業提供助力。高功率激光焊接技術應用于汽車制造中的工藝主要有：高功率激光自熔焊接、高功率激光復合焊接技術、激光焊接焊縫跟蹤技術、高功率激光遠程焊接技術等。
高功率激光焊接工藝
高功率激光自熔焊接
當激光光斑照射到工件表面上的功率密度達到10
6W/cm
2 以上時，工件在激光的照射下被迅速加熱，其表面溫度在極短的時間內升高到沸點，使金屬熔化和汽化。在液態金屬中形成一個充滿金屬蒸汽的細長孔，當金屬蒸汽的反沖壓力與液態金屬的表面張力和重力平衡后，小孔不再繼續加深，形成一個深度穩定的小孔，小孔周圍就是焊接熔池，小孔隨著激光而移動，小孔閉合后便形成焊縫，實現激光自熔焊接。
激光自熔焊接，即焊接的兩部分或多個部分自身熔化并最終冷卻凝聚成一體，該焊接方式不需要添加輔助的焊劑或填料，完全利用工件自身材料熔接在一起。高功率激光自熔焊接廣泛應用于不同的行業，如汽車零部件行業中的安全氣囊氣體發生器、齒輪、汽車座椅零部件、減振器等多種產品。
高功率激光自熔焊接焊縫成形好，變形小，特別對于中薄板非常適合。而且焊接設備配置簡單，工藝相對比較容易掌握，被大量應用。
高功率激光復合焊接技術
激光復合焊接技術結合了激光焊和傳統氣體保護焊(電弧)兩者的優點。
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適用場景： 通常應用于對剛性要求極高的重載機械設備，例如德國進口的大型機床、折彎機、激光焊接機等。
2. 滾珠導軌：速度與精度的平衡
滾珠導軌采用球形滾子軸承，接觸面積相對較小，這使得它的摩擦阻力遠低于滾柱導軌。
特點： 運行速度快，摩擦系數低，且在精度控制上通常優于滾柱導軌。
常見的應用場景包括大型機床、折彎機、激光焊接機等對剛性與負重要求較高的工業設備。
滾珠導軌則在運動速度與精度上表現突出。它采用球形滾珠作為滾動體，接觸面積相對較小，摩擦阻力低，可實現較高的運行速度和平穩的運動軌跡。同時，滾珠導軌的精度通常較高，適用于對運動平穩性與定位精度有嚴格要求的場合，例如精密測量設備、半導體加工裝置、小型自動化單元及精密零件加工設備等。
FLOW-3D WELD 應用于異種金屬焊接時，可以觀察下列現象
熔池內的金屬混合情況
熔池的穩定性
孔隙
異種金屬焊接的挑戰
不是所有的金屬都能應用
需要考慮：溶解度、熱膨脹、熔化速率、金屬間化合物、腐蝕性等問題
異種金屬激光焊接示意圖
此次“以塑代金”改造不僅降低了部件重量、支持零件集成，還通過注塑成型、激光焊接與卡扣連接等工藝簡化了大批量裝配流程。Amodel? 具備優異的汽車流體耐受性，在 150 ℃ ATF 環境下老化 2000 小時后，仍能保留近 70% 的抗爆裂壓力性能，確保了系統的安全性與可靠性。該創新設計可實現精準潤滑，同時降低油泵功耗，有效減少電機局部過熱風險。
智能工廠年產能 100 萬套新能源汽車動力總成，采用 6 區解 耦產線、激光焊接合格率≥99% ，并配備全流程MES追溯?；貙⑦M一步完 善公司在西南及全球的研產銷布局，助力重慶打造世界級智能網聯新能源汽 車產業集群。
7. 富田瑞蘭得 30 萬臺特種電機基地落成，即將投產
7 月 22 日，富田瑞蘭得投資 1.8 億元的特種驅動電機及智能家居項目正 式竣工，即將全面投產 。
減少熱損傷、飛濺風險
激光錫膏焊接可精準控溫，局部加熱，專用防濺錫膏配方可抑制錫珠飛散，避免電路短路風險（傳統錫絲焊接易因熱沖擊濺射，長時間接觸導致的PCB或元件熱損傷等）。
四、激光錫膏焊接系統：模塊化智能制造的典范
現代激光錫焊設備已超越單一工具范疇，進化為全流程解決方案。
這是一個增材制造的教學案例(適用于3D打印、激光熔覆、焊接等領域)。聲明:本cae文件為abaqus2016版本，所以僅適用于2016及以上的版本，但是在最后的壓縮包中添加了inp文件，inp文件不受版本限制，同時python腳本文件及for熱源子程序文件不受版本限制。
這是一個增材制造的教學案例(適用于3D打印、激光熔覆、焊接等領域)。
聲明:本cae文件為abagus2016版本，所以僅適用于2016及以上的版本，但是在最后的壓縮包中添加了inp文件，inp文件、for熱源子程序不受版本限制。
這只是一個demo，所有的技術是都有展示的，只是模型精度比較差。
2）焊接工藝：X-pin或Mini-pin焊接需要突破精密扭頭工藝和激光焊接工藝，提高產品合格率。
06主要原材料的發展趨勢
電機鐵芯材料：當前，電機鐵芯材料主要采用無取向硅鋼材料。未來，轉子用材將向高強、超高強度（500MPa、600MPa、750MPa、900MPa）發展，定子用材可能采用性能更優異的取向硅鋼。
利用我們核心求解器的先進OpenMP–MPI功能，HPC平臺上的激光焊接模擬比標準工作站配置最多可快約9倍。
高分辨率單道激光熔化模擬的加速比
更快的模擬運行時間意味著關鍵激光焊接應用的上市時間加快。
3. 求解器改進
1）改進的反射模型
熔體表面的能量反射非常重要，特別是在模擬匙孔時。
