激光(guang)(guang)(guang)焊是以聚焦(jiao)的激光(guang)(guang)(guang)束作為能源(yuan)轟擊焊件(jian)所產生(sheng)的熱(re)量(liang)(liang)進(jin)行焊接(jie)的方(fang)法，在20世紀60年代才用于實踐(jian)。激光(guang)(guang)(guang)是目前世界(jie)上最亮(liang)的光(guang)(guang)(guang)。二氧化碳(tan)激光(guang)(guang)(guang)的亮(liang)度比太(tai)(tai)陽光(guang)(guang)(guang)亮(liang)8個(ge)(ge)數量(liang)(liang)級(ji)，而高功(gong)率釹玻璃激光(guang)(guang)(guang)則(ze)比太(tai)(tai)陽光(guang)(guang)(guang)亮(liang)16個(ge)(ge)數量(liang)(liang)級(ji)。激光(guang)(guang)(guang)的方(fang)向性很(hen)(hen)好，它能傳播(bo)到很(hen)(hen)遠的距(ju)離(li)，且擴散面(mian)積小，接(jie)近于理想的平(ping)行光(guang)(guang)(guang)。同(tong)時(shi)，激光(guang)(guang)(guang)為單色(se)光(guang)(guang)(guang)，它的發光(guang)(guang)(guang)光(guang)(guang)(guang)譜(pu)寬(kuan)度很(hen)(hen)狹窄，比氪燈的光(guang)(guang)(guang)譜(pu)窄幾個(ge)(ge)數量(liang)(liang)級(ji)，聚焦(jiao)后(hou)在焦(jiao)點上的功(gong)率密度比普通的焊接(jie)熱(re)源(yuan)也大幾個(ge)(ge)數量(liang)(liang)級(ji)。基于激光(guang)(guang)(guang)有上述特點，它已經(jing)成為一種十分理想的焊接(jie)和切割的熱(re)源(yuan)。


1. 激光焊特點


與一(yi)(yi)般的焊接方法相比，激光焊有以下一(yi)(yi)些(xie)特點。


  ①. 聚焦后的激光具有很高的功率密(mi)度(du)，焊接以深(shen)熔方(fang)式(shi)進(jin)行。


  ②. 激光的(de)加(jia)熱范圍小(xiao)（＜1mm),熱量(liang)集中，焊接速度提高，使焊接殘(can)余應力和焊后擦(ca)浴(yu)變形減小(xiao)。


  ③. 激光(guang)能反射、透射，在空間傳播相當距(ju)離后能量衰減(jian)很小，可以(yi)進行遠距(ju)離或一(yi)些難以(yi)接近部位的焊(han)接。


  ④. 與(yu)電(dian)子(zi)束(shu)焊接相比(bi)，激(ji)光(guang)(guang)焊不(bu)需(xu)要真空室，也不(bu)會產生X射線，但可以焊接厚度(du)比(bi)電(dian)子(zi)束(shu)焊小，且大(da)功率激(ji)光(guang)(guang)發射器的結構(gou)比(bi)電(dian)子(zi)束(shu)更為復雜，一次性投資更高。



2. 激(ji)光(guang)焊的焊接(jie)藝


  ①. 接頭形式


 圖(tu)3-7所示為固體激(ji)光(guang)點焊典型焊接接頭(tou)(tou)形式(shi)，二(er)氧化碳激(ji)光(guang)焊焊接接頭(tou)(tou)形式(shi)見(jian)圖(tu)3-8.通(tong)常(chang)采用對接接頭(tou)(tou)形式(shi)。裝配時(shi)必(bi)須施加一(yi)個裝配壓力，使得焊件(jian)之間的(de)間隙(xi)越小越好。


圖 7.jpg


  ②. 激光(guang)焊的(de)焊接參數


 激光焊的焊接參(can)數與(yu)激光功率(lv)、氣(qi)(qi)(qi)體(ti)保護、離焦量(liang)、光斑直(zhi)徑。焊接速度、脈沖(chong)(chong)寬度、脈沖(chong)(chong)頻率(lv)等均有關(guan)。其中氣(qi)(qi)(qi)體(ti)保護用氨能(neng)使熔深(shen)加深(shen)，如果(guo)在氦氣(qi)(qi)(qi)里(li)加少量(liang)氬氣(qi)(qi)(qi)或氧氣(qi)(qi)(qi)更(geng)能(neng)進(jin)一(yi)步(bu)提高熔深(shen)。


  保護氣體的作用：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：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。


  脈沖寬度(du)：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(cai)用功率(lv)(lv)為(wei)(wei)500W、最大功率(lv)(lv)密度(du)(du)為(wei)(wei)5.7x105W/c㎡的YAG激(ji)光可(ke)實現厚度(du)(du)為(wei)(wei)1mm的18-8奧氏體不銹鋼(gang)的激(ji)光焊(han)(han)(han)(han)接。單面(mian)焊(han)(han)(han)(han)接時深度(du)(du)可(ke)達到(dao)0.5mm左右，因此(ci)采(cai)用雙面(mian)焊(han)(han)(han)(han)可(ke)保證不銹鋼(gang)能焊(han)(han)(han)(han)透。焊(han)(han)(han)(han)接速度(du)(du)、脈沖寬度(du)(du)以及脈沖頻(pin)率(lv)(lv)是(shi)(shi)影響焊(han)(han)(han)(han)縫形貌的主(zhu)要因素。三者最佳組合是(shi)(shi)焊(han)(han)(han)(han)接速度(du)(du)不高于(yu)2mm/s,脈沖寬度(du)(du)為(wei)(wei)0.3ms,脈沖頻(pin)率(lv)(lv)為(wei)(wei)9Hz。


 激光焊(han)的(de)焊(han)接參數：用激光焊焊接奧(ao)氏體不銹(xiu)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接(jie)不銹鋼的焊接參數。


 表(biao)3-29 用脈沖(chong)激光焊(han)(han)(han)焊(han)(han)(han)接(jie)301不銹鋼絲與絲的焊(han)(han)(han)接(jie)參數(shu)及接(jie)斗性能






注：302不(bu)銹鋼(gang)相(xiang)當于我(wo)國1Cr18Ni9鋼(gang)；321不(bu)銹鋼(gang)相(xiang)當于我(wo)國0Cr18Ni10Ti鋼(gang)；17-7PH不(bu)銹鋼(gang)相(xiang)當于我(wo)國0Cr17Ni7A1鋼(gang)。