激(ji)(ji)光(guang)(guang)焊是以聚焦(jiao)的(de)(de)激(ji)(ji)光(guang)(guang)束作為(wei)(wei)能源(yuan)轟擊(ji)焊件所產生的(de)(de)熱量進行焊接的(de)(de)方法(fa)，在(zai)20世紀(ji)60年代才(cai)用(yong)于(yu)實踐。激(ji)(ji)光(guang)(guang)是目前世界上最亮的(de)(de)光(guang)(guang)。二(er)氧化碳(tan)激(ji)(ji)光(guang)(guang)的(de)(de)亮度(du)比(bi)太陽光(guang)(guang)亮8個數量級(ji)，而(er)高功率釹玻璃(li)激(ji)(ji)光(guang)(guang)則比(bi)太陽光(guang)(guang)亮16個數量級(ji)。激(ji)(ji)光(guang)(guang)的(de)(de)方向(xiang)性(xing)很(hen)(hen)好(hao)，它(ta)(ta)能傳播到很(hen)(hen)遠的(de)(de)距離，且擴(kuo)散面積小，接近于(yu)理想的(de)(de)平(ping)行光(guang)(guang)。同時，激(ji)(ji)光(guang)(guang)為(wei)(wei)單色光(guang)(guang)，它(ta)(ta)的(de)(de)發光(guang)(guang)光(guang)(guang)譜(pu)寬度(du)很(hen)(hen)狹(xia)窄，比(bi)氪燈(deng)的(de)(de)光(guang)(guang)譜(pu)窄幾個數量級(ji)，聚焦(jiao)后在(zai)焦(jiao)點上的(de)(de)功率密度(du)比(bi)普通的(de)(de)焊接熱源(yuan)也大幾個數量級(ji)。基于(yu)激(ji)(ji)光(guang)(guang)有上述特(te)點，它(ta)(ta)已經成為(wei)(wei)一種十分理想的(de)(de)焊接和切割的(de)(de)熱源(yuan)。


1. 激光焊特點


與(yu)一般的焊接方法相比，激光焊有(you)以下一些特點(dian)。


  ①. 聚(ju)焦后的激光(guang)具有很高的功率密度(du)，焊接以深(shen)熔(rong)方式進行。


  ②. 激光的加熱(re)(re)范(fan)圍小(xiao)（＜1mm),熱(re)(re)量集中，焊接速度提高，使焊接殘(can)余應力和(he)焊后(hou)擦浴變形減小(xiao)。


  ③. 激光能(neng)反(fan)射(she)、透射(she)，在空間(jian)傳播相(xiang)當距離后能(neng)量衰減(jian)很小，可以(yi)進行遠距離或一(yi)些難以(yi)接(jie)近(jin)部(bu)位的焊接(jie)。


  ④. 與電(dian)子束(shu)焊(han)(han)接相比(bi)，激光(guang)(guang)焊(han)(han)不(bu)需(xu)要真(zhen)空(kong)室，也不(bu)會產生X射線，但可以焊(han)(han)接厚度比(bi)電(dian)子束(shu)焊(han)(han)小，且大功率激光(guang)(guang)發射器的結(jie)構比(bi)電(dian)子束(shu)更為復雜，一次性投資更高。



2. 激光焊的(de)焊接藝(yi)


  ①. 接頭形式(shi)


 圖3-7所示為固(gu)體激(ji)光點(dian)焊(han)典型焊(han)接(jie)(jie)接(jie)(jie)頭(tou)形(xing)(xing)式(shi)，二氧(yang)化碳激(ji)光焊(han)焊(han)接(jie)(jie)接(jie)(jie)頭(tou)形(xing)(xing)式(shi)見圖3-8.通常(chang)采用對接(jie)(jie)接(jie)(jie)頭(tou)形(xing)(xing)式(shi)。裝配時必須施(shi)加(jia)一個裝配壓(ya)力，使得焊(han)件之(zhi)間(jian)的間(jian)隙越小越好。


圖 7.jpg


  ②. 激光焊的焊接參數(shu)


 激光(guang)焊(han)(han)的焊(han)(han)接(jie)參數與(yu)激光(guang)功(gong)率(lv)、氣體保護、離焦量(liang)、光(guang)斑直(zhi)徑(jing)。焊(han)(han)接(jie)速度(du)、脈沖寬度(du)、脈沖頻率(lv)等(deng)均有關。其中氣體保護用氨能使熔深加(jia)深，如果(guo)在氦(hai)氣里加(jia)少量(liang)氬氣或氧氣更(geng)能進一步(bu)提高熔深。


  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(jiao)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(du)：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(chong)頻(pin)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(gong)率(lv)為500W、最(zui)大功(gong)率(lv)密度(du)(du)為5.7x105W/c㎡的YAG激(ji)光可(ke)實現厚度(du)(du)為1mm的18-8奧氏體不(bu)(bu)銹鋼(gang)的激(ji)光焊(han)(han)接(jie)(jie)。單面焊(han)(han)接(jie)(jie)時深度(du)(du)可(ke)達(da)到0.5mm左(zuo)右，因此采(cai)用(yong)雙面焊(han)(han)可(ke)保(bao)證不(bu)(bu)銹鋼(gang)能焊(han)(han)透。焊(han)(han)接(jie)(jie)速度(du)(du)、脈(mo)沖寬度(du)(du)以及脈(mo)沖頻率(lv)是影響焊(han)(han)縫形貌的主要因素。三者最(zui)佳組(zu)合是焊(han)(han)接(jie)(jie)速度(du)(du)不(bu)(bu)高(gao)于2mm/s,脈(mo)沖寬度(du)(du)為0.3ms,脈(mo)沖頻率(lv)為9Hz。


 激光焊(han)(han)的焊(han)(han)接參數：用激光焊焊接奧氏體(ti)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(jie)不銹鋼的焊接參數。


 表3-29 用脈(mo)沖(chong)激光(guang)焊(han)焊(han)接301不銹鋼絲(si)與絲(si)的(de)焊(han)接參數(shu)及接斗性能






注：302不銹鋼(gang)(gang)相(xiang)當(dang)(dang)于我國(guo)1Cr18Ni9鋼(gang)(gang)；321不銹鋼(gang)(gang)相(xiang)當(dang)(dang)于我國(guo)0Cr18Ni10Ti鋼(gang)(gang)；17-7PH不銹鋼(gang)(gang)相(xiang)當(dang)(dang)于我國(guo)0Cr17Ni7A1鋼(gang)(gang)。