激(ji)光(guang)(guang)焊是以(yi)聚(ju)焦(jiao)的(de)(de)(de)激(ji)光(guang)(guang)束作為(wei)能(neng)源(yuan)轟(hong)擊焊件所(suo)產生的(de)(de)(de)熱量(liang)進行(xing)焊接(jie)的(de)(de)(de)方(fang)法，在20世紀(ji)60年代(dai)才用(yong)于實(shi)踐。激(ji)光(guang)(guang)是目前世界上最亮的(de)(de)(de)光(guang)(guang)。二氧化(hua)碳激(ji)光(guang)(guang)的(de)(de)(de)亮度(du)比太(tai)陽(yang)光(guang)(guang)亮8個(ge)(ge)數(shu)量(liang)級，而高(gao)功(gong)率釹玻(bo)璃(li)激(ji)光(guang)(guang)則比太(tai)陽(yang)光(guang)(guang)亮16個(ge)(ge)數(shu)量(liang)級。激(ji)光(guang)(guang)的(de)(de)(de)方(fang)向(xiang)性很好，它能(neng)傳播到很遠的(de)(de)(de)距離，且擴散面積小(xiao)，接(jie)近于理想(xiang)的(de)(de)(de)平行(xing)光(guang)(guang)。同時，激(ji)光(guang)(guang)為(wei)單(dan)色光(guang)(guang)，它的(de)(de)(de)發光(guang)(guang)光(guang)(guang)譜寬度(du)很狹窄，比氪燈的(de)(de)(de)光(guang)(guang)譜窄幾(ji)個(ge)(ge)數(shu)量(liang)級，聚(ju)焦(jiao)后在焦(jiao)點(dian)上的(de)(de)(de)功(gong)率密度(du)比普通的(de)(de)(de)焊接(jie)熱源(yuan)也大幾(ji)個(ge)(ge)數(shu)量(liang)級。基(ji)于激(ji)光(guang)(guang)有上述特點(dian)，它已經(jing)成為(wei)一種十分理想(xiang)的(de)(de)(de)焊接(jie)和切(qie)割(ge)的(de)(de)(de)熱源(yuan)。


1. 激(ji)光焊特點


與一般的(de)焊(han)接方法(fa)相比(bi)，激光焊(han)有以下(xia)一些特點。


  ①. 聚焦后的激光(guang)具有很高的功率密度，焊接以深熔方(fang)式進行。


  ②. 激光的加(jia)熱范圍小（＜1mm),熱量(liang)集中，焊(han)接速度提高，使(shi)焊(han)接殘(can)余應力(li)和焊(han)后擦浴變形減(jian)小。


  ③. 激光能反射(she)、透射(she)，在空間傳(chuan)播(bo)相當距離后(hou)能量衰減很小(xiao)，可以(yi)進行遠(yuan)距離或一些難以(yi)接(jie)近部位的焊接(jie)。


  ④. 與(yu)電(dian)子束(shu)焊(han)接(jie)相比，激(ji)光(guang)焊(han)不需(xu)要真空室，也不會產生X射(she)線，但可以焊(han)接(jie)厚度比電(dian)子束(shu)焊(han)小，且大功率激(ji)光(guang)發(fa)射(she)器的結(jie)構比電(dian)子束(shu)更為復雜，一次性投資更高。



2. 激光焊的焊接藝


  ①. 接頭形式(shi)


 圖3-7所示為(wei)固(gu)體激光點焊典型焊接接頭形式(shi)，二(er)氧化碳激光焊焊接接頭形式(shi)見圖3-8.通常(chang)采用(yong)對接接頭形式(shi)。裝配(pei)時必須施加一個裝配(pei)壓力，使得焊件之(zhi)間的間隙越小越好。


圖 7.jpg


  ②. 激(ji)光焊的焊接(jie)參數


 激光(guang)(guang)焊(han)的(de)焊(han)接參(can)數(shu)與激光(guang)(guang)功率、氣(qi)體保(bao)護、離焦量、光(guang)(guang)斑直徑。焊(han)接速度(du)、脈沖寬(kuan)度(du)、脈沖頻率等(deng)均有關。其中(zhong)氣(qi)體保(bao)護用氨能(neng)使熔(rong)深加深，如果在氦氣(qi)里加少量氬(ya)氣(qi)或氧氣(qi)更能(neng)進一(yi)步提高(gao)熔(rong)深。


  保護(hu)氣體的(de)作(zuo)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(guang)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(jie)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(kuan)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(lv)(lv)為(wei)500W、最(zui)(zui)大功率(lv)(lv)密度(du)為(wei)5.7x105W/c㎡的YAG激光(guang)可實(shi)現厚度(du)為(wei)1mm的18-8奧(ao)氏(shi)體不銹鋼(gang)的激光(guang)焊(han)接(jie)。單(dan)面焊(han)接(jie)時深度(du)可達到0.5mm左右，因(yin)此采用雙面焊(han)可保證不銹鋼(gang)能焊(han)透。焊(han)接(jie)速度(du)、脈(mo)(mo)沖(chong)寬度(du)以及脈(mo)(mo)沖(chong)頻率(lv)(lv)是影響焊(han)縫形貌(mao)的主要(yao)因(yin)素。三者最(zui)(zui)佳組合是焊(han)接(jie)速度(du)不高于2mm/s,脈(mo)(mo)沖(chong)寬度(du)為(wei)0.3ms,脈(mo)(mo)沖(chong)頻率(lv)(lv)為(wei)9Hz。


 激光焊的焊接(jie)參數(shu)：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(jie)不銹鋼的焊接參數。


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






注：302不銹(xiu)鋼相當于我國(guo)1Cr18Ni9鋼；321不銹(xiu)鋼相當于我國(guo)0Cr18Ni10Ti鋼；17-7PH不銹(xiu)鋼相當于我國(guo)0Cr17Ni7A1鋼。