焊接機器人激光焊接原理

焊接這個行業對人們來說是非常熟悉的，大家一聽到焊接就會想到火花四濺、煙霧繚繞的工作車間，隨著技術的發展，現在在焊接車間中基本上看不到人工的身影，都是使用機器人進行焊接

激光焊接機器人以半導體激光器作為的焊接熱源，使得其已越來越廣泛地被應用于手機、筆記本電腦等電子設備的攝像頭零件的焊接。

半導體激光器（也稱激光二極管（LD））作為激光焊接機器人的焊接熱源，使得小型化、高性能的激光焊接機器人系統的應用成為現實。通過激光實行局部非接觸式，細小直徑加熱方式的激光焊接機器人系統解決了細微焊接的一大難題。例如，在電子裝置制造中，以往用的焊接機器人對電子組裝施以錫釬焊時，必須留有一定空間讓烙鐵頭能伸人至被焊部位進行焊接。隨著電子產品小型化的發展，電子部件引腳的間距越來越小（0.3mm間距），集成電路芯片封裝元件的引腳間距也從當初的1.0mm發展為0.8mm、0.65mm、0.5mm，甚至0.4mm、0.3mm都已很普遍，并且部件之間的空間也越來越小。

焊接機器人激光是利用受激輻射實現光的放大原理而產生的一種單色 、方向性聚焦后可獲得直徑小于0.01mm、功率密度高達10W/㎡的能束，可用焊接、切割及材料表面熔覆的熱源。

焊接機器人圖片

焊接機器人圖片

焊接機器人圖片

焊接機器人激光焊是利用能（可見光或紫外線）作為熱源熔化并連接工件的焊接方法。激光能得以實現，不僅是因為激光本身具有極高的能量，更重要的是因為激光能量被高度聚焦到一點，使其能量密度增大。

激光焊接時，激光照射到被焊材料的表面，與其發生作用，一部分被反射，一部分被吸收，進入材料內部。對于不透明材料，透射光被吸收，金屬的線性吸收系數為107~108/m。對于金屬，激光在金屬表面0.01~0.1m的厚度中被吸收轉變成熱能，導致金屬表面溫度升高，再傳向金屬內部。

光子轟擊金屬表面形成蒸氣，蒸發的金屬可防止剩余能量被金屬反射掉。如果被焊金屬有良好的導熱性能，則會得到較大的熔深。激光在材料表面的反射、透射和吸收，本質上是光波的電磁場與材料相互作用的結果。激光光波入射材料時，材料中的帶電粒子依著光波電矢量的步調振動，使光子的輻射能變成了電子的動能。物質吸收激光后，首先產生的是某些質點的過量能量，如自由電子的動能、束縛電子的激發能或者還有過量的聲子，這些原始激發能經過一定過程在轉化為熱能。

激光除了與其他光源一樣是電磁波外，還具有其他光源不具備的特性，如高方向性、高亮度（光子強度）、高單色性和高相干性。激光焊接加工時，材料吸收的光能向熱能的轉換是在極短的時間（約為10s）內完成的。在這個時間內，熱能僅僅局限于材料的激光輻射區，而后通過熱傳導，熱量由高溫區傳向低溫區。

金屬對激光的吸收，主要與激光波長、材料的性質、溫度、表面狀況以及激光功率密度等因素有關。一般來說，金屬對激光的吸收率隨著溫度的上升而增大，隨電阻率的增大而增大。

焊接領域目前主要采用兩種激光器：YAG固體激光器（含Nd3+的Yttri-um-Aluminium-Garnet，簡稱YAG）和二氧化碳氣體激光器。