激光(guang)(guang)(guang)(guang)焊(han)是(shi)以(yi)聚焦的(de)(de)(de)(de)激光(guang)(guang)(guang)(guang)束作(zuo)為能源轟擊焊(han)件(jian)所產生的(de)(de)(de)(de)熱量(liang)進行焊(han)接(jie)的(de)(de)(de)(de)方法，在20世(shi)紀(ji)60年(nian)代才用于實(shi)踐。激光(guang)(guang)(guang)(guang)是(shi)目前世(shi)界上(shang)最亮(liang)的(de)(de)(de)(de)光(guang)(guang)(guang)(guang)。二氧化碳(tan)激光(guang)(guang)(guang)(guang)的(de)(de)(de)(de)亮(liang)度比(bi)(bi)太陽光(guang)(guang)(guang)(guang)亮(liang)8個數量(liang)級(ji)(ji)，而高功(gong)率(lv)釹玻璃激光(guang)(guang)(guang)(guang)則比(bi)(bi)太陽光(guang)(guang)(guang)(guang)亮(liang)16個數量(liang)級(ji)(ji)。激光(guang)(guang)(guang)(guang)的(de)(de)(de)(de)方向性很(hen)好，它(ta)(ta)能傳播(bo)到很(hen)遠的(de)(de)(de)(de)距離，且擴散面積小，接(jie)近于理想的(de)(de)(de)(de)平行光(guang)(guang)(guang)(guang)。同時，激光(guang)(guang)(guang)(guang)為單色(se)光(guang)(guang)(guang)(guang)，它(ta)(ta)的(de)(de)(de)(de)發光(guang)(guang)(guang)(guang)光(guang)(guang)(guang)(guang)譜寬度很(hen)狹窄，比(bi)(bi)氪燈的(de)(de)(de)(de)光(guang)(guang)(guang)(guang)譜窄幾個數量(liang)級(ji)(ji)，聚焦后在焦點上(shang)的(de)(de)(de)(de)功(gong)率(lv)密度比(bi)(bi)普(pu)通的(de)(de)(de)(de)焊(han)接(jie)熱源也大幾個數量(liang)級(ji)(ji)。基(ji)于激光(guang)(guang)(guang)(guang)有上(shang)述特點，它(ta)(ta)已經成為一種十分理想的(de)(de)(de)(de)焊(han)接(jie)和(he)切割(ge)的(de)(de)(de)(de)熱源。


1. 激光焊特(te)點(dian)


與一般的焊(han)(han)接方(fang)法相(xiang)比，激光焊(han)(han)有以(yi)下一些特點。


  ①. 聚焦后的(de)激光具有很高的(de)功率密度(du)，焊接以深熔方式進行(xing)。


  ②. 激光的加(jia)熱范圍(wei)小（＜1mm),熱量集中(zhong)，焊(han)(han)(han)接速(su)度提高，使焊(han)(han)(han)接殘余(yu)應力和焊(han)(han)(han)后擦浴變形減小。


  ③. 激光能(neng)反射、透射，在(zai)空間傳播相當距離后(hou)能(neng)量衰減很小，可以進行遠距離或一些難以接(jie)近部位的焊接(jie)。


  ④. 與(yu)電子束焊(han)接相比，激光(guang)焊(han)不(bu)需要真空室(shi)，也不(bu)會產生(sheng)X射線(xian)，但(dan)可以(yi)焊(han)接厚度比電子束焊(han)小，且(qie)大功率(lv)激光(guang)發射器的(de)結構比電子束更為復雜，一次性投資更高。



2. 激光(guang)焊的焊接藝


  ①. 接(jie)頭形式


 圖(tu)3-7所示(shi)為固體激光(guang)(guang)點焊典型焊接(jie)(jie)(jie)接(jie)(jie)(jie)頭(tou)(tou)形(xing)式，二氧化碳激光(guang)(guang)焊焊接(jie)(jie)(jie)接(jie)(jie)(jie)頭(tou)(tou)形(xing)式見圖(tu)3-8.通常采用(yong)對(dui)接(jie)(jie)(jie)接(jie)(jie)(jie)頭(tou)(tou)形(xing)式。裝配時必須施(shi)加一個裝配壓力，使得(de)焊件之間的(de)間隙越小越好。


圖 7.jpg


  ②. 激(ji)光焊的焊接參數


 激(ji)光(guang)(guang)焊的(de)焊接(jie)參數(shu)與激(ji)光(guang)(guang)功率、氣(qi)體(ti)保護、離焦量(liang)、光(guang)(guang)斑(ban)直徑。焊接(jie)速(su)度、脈沖(chong)寬度、脈沖(chong)頻率等均有(you)關。其中氣(qi)體(ti)保護用氨(an)能(neng)使熔(rong)深加深，如果在氦氣(qi)里加少量(liang)氬氣(qi)或氧氣(qi)更能(neng)進一步提高(gao)熔(rong)深。


  保護氣體的(de)作用：a. 保護焊接接頭不被空氣污染。保護氣體一般都用惰性氣體，或為提高熔深在惰性氣體中加入少量氧氣。b. 保護聚焦透鏡。因為在焊接過程中會產生金屬蒸氣，以及液體金屬的濺射。這樣產生的金屬蒸氣以及濺射的液體金屬會污染聚焦透鏡，但焊接區里以一定速度流向工件的保護氣體會將蒸氣以及濺射物帶向焊件，從而防止污染聚焦透鏡。c.驅散等離子的屏障。金屬蒸氣吸收激光束電離成等離子體云，金屬蒸氣周圍的保護氣體也會受熱電離。如果把保護氣體吹向焊接區，等離子云就會被抑制。


  離焦量(liang)：按照幾何光學理論，當正負離焦量相等時，所對應平面上功率密度近似相同，但實際上所獲得的熔池形狀不同。負離焦時，可獲得更大的熔深，這與熔池的形成過程有關。當負離焦時，材料內部功率密度比表面還高。易形成更強的熔化、汽化，使光能向材料更深處傳遞。所以在實際應用中，當要求熔深較大時，采用負離焦；焊接薄材料時，宜用正離焦。


  光斑直徑：光束斑點大小是激光焊的重要變量之一，因為它決定功率密度。


  焊接速度：在焊接薄材料時，使用正離焦。在激光功率、脈沖頻率、脈沖寬度不變的情況下，焊接速度減小，焊縫的寬度也變窄，同時焊縫也變得均勻，沒有明顯的魚鱗狀。


  脈沖(chong)寬度：焊接薄板時，使用正離焦。在激光功率、脈沖頻率、焊接速度不變的情況下脈沖寬度增大時，焊縫寬度隨時減小。焊縫比較均勻，沒有明顯的凹凸。因為熱影響區與脈寬有關，脈寬越寬，熱影響區越大，由此可見，增大脈沖寬度雖有利于獲得較窄的焊縫，但同時卻增大了熱影響區，因此在實際焊接中要根據實際需要選擇合理的脈沖寬度。


  脈(mo)沖頻率：在焊接薄件時，使用正離焦。在激光功率、脈沖頻率、焊接速度不變的情況下，脈沖頻率減小時，焊縫金屬更均勻，魚鱗結構變得細化。


   采用功率(lv)(lv)為(wei)(wei)500W、最大功率(lv)(lv)密度(du)(du)(du)為(wei)(wei)5.7x105W/c㎡的YAG激光可實現厚度(du)(du)(du)為(wei)(wei)1mm的18-8奧(ao)氏體不銹鋼的激光焊接(jie)。單面焊接(jie)時深度(du)(du)(du)可達到0.5mm左右，因(yin)此(ci)采用雙(shuang)面焊可保證不銹鋼能焊透(tou)。焊接(jie)速度(du)(du)(du)、脈(mo)沖(chong)(chong)寬度(du)(du)(du)以及脈(mo)沖(chong)(chong)頻(pin)率(lv)(lv)是(shi)影響焊縫形貌的主要(yao)因(yin)素。三者(zhe)最佳組合是(shi)焊接(jie)速度(du)(du)(du)不高于2mm/s,脈(mo)沖(chong)(chong)寬度(du)(du)(du)為(wei)(wei)0.3ms,脈(mo)沖(chong)(chong)頻(pin)率(lv)(lv)為(wei)(wei)9Hz。


 激光焊的焊接參數(shu)：用激光焊焊接奧氏體(ti)不(bu)銹鋼(gang)時，從薄板到中厚度（0.1~12mm),均可達到性能良好，且焊接接頭外觀成形美觀的目的。表3-29 給出了用脈沖激光焊焊接301不銹鋼絲與絲的焊接參數及接頭性能，表3-30為二氧化碳激光焊焊(han)接不銹鋼的焊接參數。


 表3-29 用脈沖激光焊焊接(jie)301不銹鋼絲(si)與絲(si)的(de)焊接(jie)參(can)數及(ji)接(jie)斗性能






注：302不銹(xiu)鋼相當于(yu)我(wo)國1Cr18Ni9鋼；321不銹(xiu)鋼相當于(yu)我(wo)國0Cr18Ni10Ti鋼；17-7PH不銹(xiu)鋼相當于(yu)我(wo)國0Cr17Ni7A1鋼。