激(ji)光(guang)(guang)(guang)焊是(shi)以聚(ju)焦(jiao)的(de)(de)(de)激(ji)光(guang)(guang)(guang)束作為(wei)能(neng)(neng)源(yuan)轟擊焊件所產生的(de)(de)(de)熱量(liang)(liang)進行焊接的(de)(de)(de)方(fang)(fang)法，在20世紀(ji)60年代才用于實踐。激(ji)光(guang)(guang)(guang)是(shi)目前世界(jie)上(shang)最(zui)亮(liang)的(de)(de)(de)光(guang)(guang)(guang)。二氧化碳激(ji)光(guang)(guang)(guang)的(de)(de)(de)亮(liang)度比(bi)太陽光(guang)(guang)(guang)亮(liang)8個數(shu)(shu)量(liang)(liang)級(ji)(ji)，而高功(gong)率釹玻璃激(ji)光(guang)(guang)(guang)則比(bi)太陽光(guang)(guang)(guang)亮(liang)16個數(shu)(shu)量(liang)(liang)級(ji)(ji)。激(ji)光(guang)(guang)(guang)的(de)(de)(de)方(fang)(fang)向性(xing)很(hen)好，它能(neng)(neng)傳播(bo)到很(hen)遠的(de)(de)(de)距離，且擴(kuo)散(san)面積小，接近(jin)于理想(xiang)(xiang)的(de)(de)(de)平行光(guang)(guang)(guang)。同(tong)時，激(ji)光(guang)(guang)(guang)為(wei)單色光(guang)(guang)(guang)，它的(de)(de)(de)發光(guang)(guang)(guang)光(guang)(guang)(guang)譜寬度很(hen)狹窄，比(bi)氪燈的(de)(de)(de)光(guang)(guang)(guang)譜窄幾(ji)個數(shu)(shu)量(liang)(liang)級(ji)(ji)，聚(ju)焦(jiao)后在焦(jiao)點上(shang)的(de)(de)(de)功(gong)率密度比(bi)普通(tong)的(de)(de)(de)焊接熱源(yuan)也大(da)幾(ji)個數(shu)(shu)量(liang)(liang)級(ji)(ji)。基于激(ji)光(guang)(guang)(guang)有上(shang)述(shu)特點，它已經成為(wei)一種十分(fen)理想(xiang)(xiang)的(de)(de)(de)焊接和切割的(de)(de)(de)熱源(yuan)。


1. 激光焊特點


與一般(ban)的焊接方(fang)法相比，激光(guang)焊有(you)以下一些特點。


  ①. 聚焦后的(de)激(ji)光(guang)具有很高的(de)功(gong)率密(mi)度，焊接以深熔方式(shi)進行。


  ②. 激光的加熱(re)范圍小(xiao)(xiao)（＜1mm),熱(re)量集中(zhong)，焊(han)接速(su)度提高，使焊(han)接殘余應力和焊(han)后擦(ca)浴變形減小(xiao)(xiao)。


  ③. 激光能(neng)反射(she)、透射(she)，在空間傳播相(xiang)當距(ju)離(li)后能(neng)量衰減(jian)很小，可以進行遠(yuan)距(ju)離(li)或(huo)一些難(nan)以接(jie)近部位的(de)焊(han)接(jie)。


  ④. 與電子(zi)(zi)束焊接相比(bi)(bi)，激(ji)光(guang)焊不需要真空(kong)室，也不會產(chan)生X射線，但可(ke)以(yi)焊接厚度比(bi)(bi)電子(zi)(zi)束焊小，且大(da)功率激(ji)光(guang)發射器的結構比(bi)(bi)電子(zi)(zi)束更為復雜，一次性投資更高(gao)。



2. 激光焊(han)的焊(han)接(jie)藝


  ①. 接頭形(xing)式


 圖(tu)3-7所(suo)示為固體激(ji)(ji)光點焊(han)典(dian)型焊(han)接(jie)接(jie)頭形(xing)式，二氧化(hua)碳激(ji)(ji)光焊(han)焊(han)接(jie)接(jie)頭形(xing)式見圖(tu)3-8.通常采用對接(jie)接(jie)頭形(xing)式。裝配時必須施加一個(ge)裝配壓力，使得焊(han)件之間(jian)的間(jian)隙越小越好。


圖 7.jpg


  ②. 激光焊的焊接參(can)數


 激(ji)光(guang)焊的焊接參(can)數與激(ji)光(guang)功率(lv)、氣(qi)體(ti)保(bao)護、離(li)焦量、光(guang)斑(ban)直徑。焊接速度、脈(mo)沖寬(kuan)度、脈(mo)沖頻率(lv)等(deng)均有(you)關。其中氣(qi)體(ti)保(bao)護用氨能使熔深加(jia)深，如果(guo)在氦氣(qi)里加(jia)少(shao)量氬氣(qi)或氧氣(qi)更能進(jin)一(yi)步(bu)提高熔深。


  保護氣體(ti)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(ban)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(yong)功率(lv)(lv)為(wei)(wei)(wei)500W、最(zui)大功率(lv)(lv)密度(du)(du)為(wei)(wei)(wei)5.7x105W/c㎡的(de)YAG激光可實(shi)現厚度(du)(du)為(wei)(wei)(wei)1mm的(de)18-8奧氏(shi)體不(bu)銹鋼(gang)的(de)激光焊接。單面焊接時深度(du)(du)可達(da)到0.5mm左右，因(yin)此采(cai)用(yong)雙面焊可保證不(bu)銹鋼(gang)能焊透。焊接速度(du)(du)、脈沖(chong)寬度(du)(du)以及脈沖(chong)頻(pin)率(lv)(lv)是(shi)影響焊縫形貌的(de)主要因(yin)素(su)。三(san)者(zhe)最(zui)佳(jia)組合是(shi)焊接速度(du)(du)不(bu)高于2mm/s,脈沖(chong)寬度(du)(du)為(wei)(wei)(wei)0.3ms,脈沖(chong)頻(pin)率(lv)(lv)為(wei)(wei)(wei)9Hz。


 激光焊(han)的(de)焊(han)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銹鋼(gang)的焊接參數。


 表3-29 用脈沖激光(guang)焊焊接301不(bu)銹鋼絲(si)與(yu)絲(si)的焊接參數及接斗性(xing)能(neng)






注：302不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)相(xiang)(xiang)當(dang)于我國1Cr18Ni9鋼(gang)(gang)；321不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)相(xiang)(xiang)當(dang)于我國0Cr18Ni10Ti鋼(gang)(gang)；17-7PH不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)相(xiang)(xiang)當(dang)于我國0Cr17Ni7A1鋼(gang)(gang)。