激(ji)(ji)光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)焊(han)是(shi)以(yi)聚焦的(de)激(ji)(ji)光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)束作為能源轟擊(ji)焊(han)件所產生的(de)熱(re)量(liang)進行(xing)焊(han)接的(de)方(fang)法，在20世(shi)紀(ji)60年(nian)代(dai)才用于(yu)實踐。激(ji)(ji)光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)是(shi)目(mu)前世(shi)界上(shang)最(zui)亮(liang)(liang)的(de)光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)。二氧化碳激(ji)(ji)光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)的(de)亮(liang)(liang)度(du)(du)比(bi)太陽光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)亮(liang)(liang)8個數量(liang)級，而高(gao)功率釹玻璃激(ji)(ji)光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)則比(bi)太陽光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)亮(liang)(liang)16個數量(liang)級。激(ji)(ji)光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)的(de)方(fang)向(xiang)性很好，它能傳播(bo)到(dao)很遠的(de)距離，且擴散(san)面(mian)積(ji)小，接近(jin)于(yu)理想(xiang)的(de)平行(xing)光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)。同(tong)時，激(ji)(ji)光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)為單(dan)色(se)光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)，它的(de)發光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)譜寬度(du)(du)很狹窄(zhai)，比(bi)氪燈(deng)的(de)光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)譜窄(zhai)幾(ji)個數量(liang)級，聚焦后在焦點上(shang)的(de)功率密度(du)(du)比(bi)普通(tong)的(de)焊(han)接熱(re)源也(ye)大幾(ji)個數量(liang)級。基于(yu)激(ji)(ji)光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)有(you)上(shang)述特點，它已經成為一種十分(fen)理想(xiang)的(de)焊(han)接和切割的(de)熱(re)源。


1. 激(ji)光焊(han)特點


與一般的焊接方(fang)法相比，激光焊有以下一些特點。


  ①. 聚(ju)焦后的激光具有很高的功率(lv)密度(du)，焊(han)接以深熔方式進行。


  ②. 激光的加熱范圍小（＜1mm),熱量(liang)集中，焊(han)接速(su)度(du)提高，使焊(han)接殘余應(ying)力和焊(han)后擦(ca)浴(yu)變形減(jian)小。


  ③. 激光(guang)能反射(she)、透(tou)射(she)，在空(kong)間(jian)傳播相當距離后能量衰減很小，可以(yi)進(jin)行遠距離或(huo)一(yi)些(xie)難以(yi)接近部位的焊接。


  ④. 與(yu)電(dian)子(zi)束(shu)焊(han)(han)接相比，激(ji)光焊(han)(han)不(bu)需要真空室，也不(bu)會產生X射線，但可(ke)以焊(han)(han)接厚度比電(dian)子(zi)束(shu)焊(han)(han)小，且大功率激(ji)光發射器的結構比電(dian)子(zi)束(shu)更為復雜，一次性投資更高。



2. 激光焊的焊接(jie)藝


  ①. 接頭形(xing)式(shi)


 圖(tu)3-7所(suo)示為固體激光(guang)點焊典型焊接(jie)接(jie)頭(tou)形(xing)式，二(er)氧化碳激光(guang)焊焊接(jie)接(jie)頭(tou)形(xing)式見圖(tu)3-8.通常采用對接(jie)接(jie)頭(tou)形(xing)式。裝(zhuang)配時必(bi)須(xu)施加一個裝(zhuang)配壓力，使(shi)得焊件之間(jian)的間(jian)隙越小越好。


圖 7.jpg


  ②. 激光焊的焊接參(can)數


 激光(guang)焊的焊接參數與(yu)激光(guang)功率(lv)、氣(qi)(qi)體保護、離焦量、光(guang)斑直徑。焊接速度(du)、脈沖(chong)寬度(du)、脈沖(chong)頻率(lv)等均有關。其中氣(qi)(qi)體保護用氨能(neng)使(shi)熔(rong)深(shen)加(jia)深(shen)，如果在(zai)氦氣(qi)(qi)里加(jia)少量氬氣(qi)(qi)或氧氣(qi)(qi)更(geng)能(neng)進一步提(ti)高熔(rong)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(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(zhi)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(su)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(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)為(wei)(wei)(wei)500W、最大功率(lv)密度(du)(du)(du)(du)為(wei)(wei)(wei)5.7x105W/c㎡的(de)YAG激光可(ke)(ke)實現厚度(du)(du)(du)(du)為(wei)(wei)(wei)1mm的(de)18-8奧氏(shi)體不(bu)銹鋼的(de)激光焊(han)接(jie)。單面(mian)焊(han)接(jie)時(shi)深度(du)(du)(du)(du)可(ke)(ke)達(da)到(dao)0.5mm左右，因此(ci)采用雙面(mian)焊(han)可(ke)(ke)保證(zheng)不(bu)銹鋼能(neng)焊(han)透。焊(han)接(jie)速(su)度(du)(du)(du)(du)、脈沖(chong)寬度(du)(du)(du)(du)以及脈沖(chong)頻率(lv)是影響(xiang)焊(han)縫形貌的(de)主要因素。三者最佳組合是焊(han)接(jie)速(su)度(du)(du)(du)(du)不(bu)高于2mm/s,脈沖(chong)寬度(du)(du)(du)(du)為(wei)(wei)(wei)0.3ms,脈沖(chong)頻率(lv)為(wei)(wei)(wei)9Hz。


 激光焊的焊接參數：用激光焊焊接奧氏(shi)體不(bu)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的焊接參數。


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






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