激光焊机器人操作及应用

本书根据《国家职业技能标准　焊工》相关知识和技能要求，主要针对焊接机器人操作中级工、高级工、技师职业能力考核项目中的机器人激光焊相关内容编写，为焊接机器人操作工所要求激光焊部分的中级工、高级工、技师职业能力学习和实操提供帮助。本书内容深入浅出、图文并茂，便于学习者理解和掌握。本书以唐山松下4kW直接半导体远程激光焊机器人系统为例，通过激光焊机器人系统介绍以及各类金属材料工艺试验，讲述机器人激光焊和激光切割系统构成、技术、工艺及维护保养等方面的内容。
本书作为机器人焊接国家职业技能鉴定参考用书，同时被选作中国焊接协会机器人焊接培训基地指定教程，可供职业院校和应用型本科院校作为教材使用，也可供企业工程技术人员参考。

序
前言
第1章　激光基础知识 1
1.1　概述 1
1.1.1　激光的诞生与发展 1
1.1.2　激光焊的应用领域 3
1.1.3　激光焊技术现状与发展趋势 6
1.2　激光原理 7
1.2.1　谐振腔原理 7
1.2.2　产生激光的要素 8
1.2.3　激光的特性 10
1.2.4　光束的模式 11
1.2.5　激光器的分类 13
复习思考题 15
第2章　激光焊 16
2.1　激光焊原理与特点 16
2.1.1　激光焊原理 16
2.1.2　激光焊工艺简介 17
2.1.3　激光焊特点 24
2.2　激光焊工艺参数 26
2.2.1　连续激光焊 26
2.2.2　脉冲激光焊 31
2.2.3　激光焊所采用的保护气体 40
2.3　焊接激光器 42
2.3.1　焊接激光器的特点 42
2.3.2　CO2激光器 42
2.3.3　固体激光器 49
2.3.4　光纤激光器 52
2.3.5　各种激光器的优势对比 56
2.3.6　激光焊设备的选用 59
2.4　激光焊安全与防护 60
2.4.1　激光对人体的危害 60
2.4.2　激光的安全防护及安全等级 61
复习思考题 64
第3章　激光焊机器人系统及应用 65
3.1　激光焊设备使用安全注意事项 65
3.1.1　激光加工安全规定 65
3.1.2　激光焊设备安全作业规程 66
3.1.3　激光焊设备操作流程 69
3.1.4　激光焊系统故障处理与设备维护 70
3.1.5　异常显示功能 70
3.1.6　设备维护保养前的安全措施 72
3.2　激光焊机器人系统构成 73
3.2.1　机器人本体 73
3.2.2　机器人控制器 74
3.2.3　激光头 75
3.2.4　激光发生器 77
3.2.5　激光焊冷却系统 81
3.2.6　激光焊设备使用环境 82
3.2.7　激光焊辅助功能模块 83
3.3　激光焊工艺 89
3.3.1　螺旋摆动工艺方法 90
3.3.2　激光螺旋工艺方法 93
3.3.3　电弧焊与激光焊工艺特点
对比 96
3.3.4　激光焊机器人焊接工艺试验
案例 96
3.3.5　机器人激光焊焊接缺陷及
质量要求 104
3.4　机器人激光焊操作范例 109
3.4.1　I形坡口铝板对接机器人
激光焊 109
3.4.2　不锈钢板T形接头平角焊缝
机器人激光焊 114
3.4.3　碳钢圆管与镀锌板平角焊缝机器人
激光焊 118
3.5　激光复合焊的应用 122
3.5.1　激光-电弧复合焊接原理 122
3.5.2　激光-电弧复合焊接成形的
影响因素 123
3.5.3　激光-电弧复合焊接及
编程操作 124
复习思考题 129
第4章　机器人激光焊生产应用
案例 131
4.1　激光钎焊在汽车生产中的应用 131
4.1.1　激光钎焊系统构成及主要设备 132
4.1.2　激光钎焊对产品及冲压件的
要求 136
4.1.3　激光钎焊质量的影响因素及
缺陷成因 136
4.1.4　汽车顶盖机器人激光钎焊 140
4.2　激光熔焊在白车身生产中的应用 144
4.2.1　激光熔焊系统构成及
主要设备 144
4.2.2　激光熔焊对产品及冲压件的
要求 145
4.2.3　影响激光熔焊质量的因素 146
4.2.4　激光熔焊主要工艺指标 146
复习思考题 147
第5章　激光切割技术 148
5.1　概述 148
5.1.1　激光切割的原理及特点 148
5.1.2　激光切割的设备 150
5.1.3　激光切割参数 151
5.2　连续激光切割 153
5.2.1　连续激光切割的特点 153
5.2.2　连续激光切割的原理及分类 154
5.2.3　影响激光切割质量的因素 155
5.3　激光切割应用 161
5.3.1　金属材料激光切割 161
5.3.2　非金属材料激光切割 165
5.3.3　三维激光切割 166
5.3.4　大功率光纤激光器 166
复习思考题 167
参考文献 168

激光是20世纪人类最伟大的发明之一，现在已广泛应用于工业、军事、科学研究与日常生活中。由于激光焊具有能量密度高、热影响区小、空间位置转换灵活、可在大气环境下焊接、焊接变形极小等优点，近年来，其应用技术发展非常迅速。
本教材根据最新颁布的国家职业技能标准《焊工》和《焊工国家职业技能培训教程》大纲所涉及的内容进行编写。本教材分为五章；包括：激光基础知识、激光焊、激光焊机器人系统及应用、机器人激光焊生产应用案例、激光切割技术等内容，教材内容结合生产案例、工艺试验、实景图片、操作步骤、练习题等，适合于应用型本科院校、职业院校师生和企业人员作为职业技能培训学习和实操的参考用书。本教材还包含丰富的教学资源包，读者可扫描下方二维码下载。
全书编写前进行了长达三年多的准备，唐山松下产业机器有限公司王玉松老师、刘志福和汤洪超工程师以及华侨大学的周广涛副教授和魏秀权博士提供了第３章的部分素材内容和操作案例，中国焊接协会机器人焊接厦门培训基地郭广磊老师、昆明理工大学的李飞副教授提供了第１章部分内容的素材，刘伟老师编写了第１、２、４、５章内容并进行全书统稿。
本教材在编写期间得到了中国焊接协会的吴九澎副秘书长、唐山松下产业机器有限公司有关领导和专家给予的编写和出版上的大力支持，北京工业大学激光工程研究院郭江高级工程师为全书审稿并提出修改意见，中国焊接协会教育与培训工作委员会理事长、长江学者陈树君教授欣然为本教材作序，在此表示衷心感谢！