激光(guang)(guang)(guang)焊是以聚(ju)(ju)焦(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)激光(guang)(guang)(guang)束(shu)作為能源(yuan)轟擊焊件所產生的(de)(de)(de)(de)熱(re)(re)量(liang)進行焊接的(de)(de)(de)(de)方法，在20世(shi)紀60年代才用于實踐。激光(guang)(guang)(guang)是目前(qian)世(shi)界上(shang)(shang)最亮的(de)(de)(de)(de)光(guang)(guang)(guang)。二氧化(hua)碳(tan)激光(guang)(guang)(guang)的(de)(de)(de)(de)亮度(du)比太陽光(guang)(guang)(guang)亮8個(ge)數(shu)量(liang)級(ji)，而高功率(lv)(lv)釹玻璃激光(guang)(guang)(guang)則比太陽光(guang)(guang)(guang)亮16個(ge)數(shu)量(liang)級(ji)。激光(guang)(guang)(guang)的(de)(de)(de)(de)方向(xiang)性很(hen)(hen)好，它能傳(chuan)播(bo)到很(hen)(hen)遠(yuan)的(de)(de)(de)(de)距離，且擴(kuo)散面積小，接近于理想(xiang)的(de)(de)(de)(de)平行光(guang)(guang)(guang)。同時，激光(guang)(guang)(guang)為單色光(guang)(guang)(guang)，它的(de)(de)(de)(de)發(fa)光(guang)(guang)(guang)光(guang)(guang)(guang)譜寬度(du)很(hen)(hen)狹窄，比氪燈的(de)(de)(de)(de)光(guang)(guang)(guang)譜窄幾個(ge)數(shu)量(liang)級(ji)，聚(ju)(ju)焦(jiao)(jiao)后在焦(jiao)(jiao)點上(shang)(shang)的(de)(de)(de)(de)功率(lv)(lv)密度(du)比普通的(de)(de)(de)(de)焊接熱(re)(re)源(yuan)也(ye)大幾個(ge)數(shu)量(liang)級(ji)。基于激光(guang)(guang)(guang)有(you)上(shang)(shang)述特點，它已(yi)經成為一種十分(fen)理想(xiang)的(de)(de)(de)(de)焊接和切割的(de)(de)(de)(de)熱(re)(re)源(yuan)。


1. 激光焊(han)特點(dian)


與一般的焊接方法相(xiang)比，激光焊有以下一些特(te)點(dian)。


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


  ②. 激光的加熱(re)范圍小（＜1mm),熱(re)量集中，焊接(jie)速(su)度提(ti)高(gao)，使焊接(jie)殘余應(ying)力和焊后擦浴(yu)變形減小。


  ③. 激光能反(fan)射、透射，在空間傳(chuan)播相當(dang)距(ju)離后能量衰減很小，可以進行遠距(ju)離或(huo)一些難以接(jie)近(jin)部位的焊接(jie)。


  ④. 與(yu)電子(zi)(zi)束焊(han)接(jie)相比(bi)，激(ji)光焊(han)不(bu)需要真空室，也不(bu)會產生X射線，但可以焊(han)接(jie)厚度比(bi)電子(zi)(zi)束焊(han)小，且大功率激(ji)光發射器的(de)結(jie)構(gou)比(bi)電子(zi)(zi)束更為復(fu)雜，一次(ci)性投資更高。



2. 激光焊(han)的(de)焊(han)接藝


  ①. 接(jie)頭形式


 圖(tu)3-7所(suo)示(shi)為固(gu)體激(ji)光點焊(han)典型焊(han)接(jie)(jie)接(jie)(jie)頭(tou)形式(shi)，二氧化碳(tan)激(ji)光焊(han)焊(han)接(jie)(jie)接(jie)(jie)頭(tou)形式(shi)見圖(tu)3-8.通常采(cai)用(yong)對(dui)接(jie)(jie)接(jie)(jie)頭(tou)形式(shi)。裝配時必須施加(jia)一個裝配壓力，使得焊(han)件之間的間隙越(yue)小(xiao)越(yue)好。


圖 7.jpg


  ②. 激光焊(han)的(de)焊(han)接參(can)數


 激光(guang)焊的焊接參數(shu)與激光(guang)功率(lv)、氣(qi)體保護、離焦量、光(guang)斑(ban)直徑(jing)。焊接速(su)度、脈(mo)沖(chong)寬度、脈(mo)沖(chong)頻率(lv)等均有關(guan)。其中氣(qi)體保護用(yong)氨能(neng)使(shi)熔深(shen)加深(shen)，如果在氦氣(qi)里(li)加少量氬氣(qi)或(huo)氧氣(qi)更能(neng)進一步提高熔深(shen)。


  保護氣(qi)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：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：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(lv)：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。


   采用功率為500W、最大(da)功率密(mi)度(du)(du)為5.7x105W/c㎡的(de)YAG激(ji)光可實現厚(hou)度(du)(du)為1mm的(de)18-8奧氏體不銹(xiu)鋼(gang)的(de)激(ji)光焊(han)(han)(han)接(jie)。單(dan)面焊(han)(han)(han)接(jie)時深度(du)(du)可達到0.5mm左(zuo)右，因此采用雙面焊(han)(han)(han)可保證不銹(xiu)鋼(gang)能焊(han)(han)(han)透。焊(han)(han)(han)接(jie)速度(du)(du)、脈(mo)(mo)(mo)沖寬(kuan)度(du)(du)以及脈(mo)(mo)(mo)沖頻率是影響焊(han)(han)(han)縫形貌的(de)主(zhu)要因素。三者最佳組合是焊(han)(han)(han)接(jie)速度(du)(du)不高于2mm/s,脈(mo)(mo)(mo)沖寬(kuan)度(du)(du)為0.3ms,脈(mo)(mo)(mo)沖頻率為9Hz。


 激光焊的焊接參數：用激光焊焊接奧氏體不銹鋼時，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不(bu)銹(xiu)鋼的焊接參數。


 表3-29 用(yong)脈沖激光焊焊接(jie)301不銹鋼絲與絲的焊接(jie)參數及接(jie)斗性能






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