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激光焊接的原理
與傳統(tǒng)電弧焊接和激光焊接相比，激光-電弧復合焊接具有大焊接熔深、高工藝穩(wěn)定性、高焊接效率、較強的焊接間隙橋接能力和焊接變形小等優(yōu)點，能夠大幅度提高焊接效率和焊接質(zhì)量。激光-電弧復合焊能夠降低對工件坡口加工精度的要求，改良激光焊時可能出現(xiàn)的焊縫余高不足的現(xiàn)象，且由于液態(tài)熔池對激光束的吸收率較高，相比激光焊可獲得更大的熔深和更高的焊接速度。采用激光-電弧復合焊時，由于存在激光和電弧兩個熱源，且每個熱源均有較多的工藝參數(shù)需調(diào)節(jié)，故要使激光與電弧諧同匹配需進行大量試驗摸索。
激光焊接是利用高能量的激光脈沖對材料進行微小區(qū)域內(nèi)的局部加熱，激光輻射的能量通過熱傳導向材料的內(nèi)部擴散，將材料熔化后形成特定熔池。它是一種新型的焊接方式，激光焊接主要針對薄壁材料、精密零件的焊接，可實現(xiàn)點焊、對接焊、疊焊、密封焊等，深寬比高，焊縫寬度小，熱影響區(qū)小、變形小，焊接速度快，焊縫平整、美觀，焊后無需處理或只需簡單處理，焊縫質(zhì)量高，無氣孔，可精確控制，聚焦光點小，定位精度高，易實現(xiàn)自動化。
焊接特性
屬于熔融焊接，以激光束為能源，沖擊在焊件接頭上。
激光束可由平面光學元件（如鏡子）導引，隨后再以反射聚焦元件或鏡片將光束投射在焊縫上。
激光焊接屬非接觸式焊接，作業(yè)過程不需加壓，但需使用惰性氣體以防熔池氧化，填料金屬偶有使用。
激光焊可以與MIG焊組成激光MIG復合焊，實現(xiàn)大熔深焊接，同時熱輸入量比MIG焊大為減小。
激光焊接的主要優(yōu)點
（1）可將入熱量降到最低的需要量，熱影響區(qū)金相變化范圍小，且因熱傳導所導致的變形亦最低。
（2）32mm板厚單道焊接的焊接工藝參數(shù)業(yè)經(jīng)檢定合格，可降低厚板焊接所需的時間甚至可省掉填料金屬的使用。
（3）不需使用電極，沒有電極污染或受損的顧慮。且因不屬于接觸式焊接制程，機具的耗損及變形接可降至最低。
（4）激光束易于聚焦、對準及受光學儀器所導引，可放置在離工件適當之距離，且可在工件周圍的機具或障礙間再導引，其他焊接法則因受到上述的空間限制而無法發(fā)揮。
（5）工件可放置在封閉的空間（經(jīng)抽真空或內(nèi)部氣體環(huán)境在控制下）。
（6）激光束可聚焦在很小的區(qū)域，可焊接小型且間隔相近的部件。
（7）可焊材質(zhì)種類范圍大，亦可相互接合各種異質(zhì)材料。
（8）易于以自動化進行高速焊接，亦可以數(shù)位或電腦控制。
（9）焊接薄材或細徑線材時，不會像電弧焊接般易有回熔的困擾。
（10）不受磁場所影響（電弧焊接及電子束焊接則容易），能精確的對準焊件。
（11）可焊接不同物性（如不同電阻）的兩種金屬。
（12）不需真空，亦不需做X射線防護。
（13）若以穿孔式焊接，焊道深一寬比可達10:1。
（14）可以切換裝置將激光束傳送至多個工作站。
激光焊接的主要缺點
（1）焊件位置需非常精確，務必在激光束的聚焦范圍內(nèi)。
（2）焊件需使用夾治具時，必須確保焊件的最終位置需與激光束將沖擊的焊點對準。
（3）最大可焊厚度受到限制滲透厚度遠超過19mm的工件，生產(chǎn)線上不適合使用激光焊接。
（4）高反射性及高導熱性材料如鋁、銅及其合金等，焊接性會受激光所改變。
（5）當進行中能量至高能量的激光束焊接時，需使用等離子控制器將熔池周圍的離子化氣體驅除，以確保焊道的再出現(xiàn)。
（6）能量轉換效率太低，通常低于10%。
（7）焊道快速凝固，可能有氣孔及脆化的顧慮。
（8）設備昂貴。
激光焊接的工藝參數(shù)
（1）功率密度。功率密度是激光加工中最關鍵的參數(shù)之一。采用較高的功率密度，在微秒時間范圍內(nèi)，表層即可加熱至沸點，產(chǎn)生大量汽化。因此，高功率密度對于材料去除加工，如打孔、切割、雕刻有利。對于較低功率密度，表層溫度達到沸點需要經(jīng)歷數(shù)毫秒，在表層汽化前，底層達到熔點，易形成良好的熔融焊接。因此，在傳導型激光焊接中，功率密度在范圍在10^4~10^6W/CM^2。
（2）激光脈沖波形。激光脈沖波形在激光焊接中是一個重要問題，尤其對于薄片焊接更為重要。當高強度激光束射至材料表面，金屬表面將會有60~98%的激光能量反射而損失掉，且反射率隨表面溫度變化。在一個激光脈沖作用期間內(nèi)，金屬反射率的變化很大。
（3）激光脈沖寬度。脈寬是脈沖激光焊接的重要參數(shù)之一，它既是區(qū)別于材料去除和材料熔化的重要參數(shù)，也是決定加工設備造價及體積的關鍵參數(shù)。
（4）離焦量對焊接質(zhì)量的影響。激光焊接通常需要一定的離做文章一，因為激光焦點處光斑中心的功率密度過高，容易蒸發(fā)成孔。離開激光焦點的各平面上，功率密度分布相對均勻。離焦方式有兩種：正離焦與負離焦。焦平面位于工件上方為正離焦，反之為負離焦。按幾何光學理論，當正負離焦平面與焊接平面距離相等時，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。實驗表明，激光加熱50~200us材料開始熔化，形成液相金屬并出現(xiàn)問分汽化，形成市壓蒸汽，并以極高的速度噴射，發(fā)出耀眼的白光。與此同時，高濃度汽體使液相金屬運動至熔池邊緣，在熔池中心形成凹陷。當負離焦時，材料內(nèi)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。
