激(ji)光(guang)焊(han)是以聚焦的(de)(de)激(ji)光(guang)束作(zuo)為能(neng)源轟擊(ji)焊(han)件所產(chan)生(sheng)的(de)(de)熱量(liang)進行焊(han)接(jie)的(de)(de)方(fang)法(fa)，在20世(shi)紀(ji)60年代才用于(yu)(yu)實踐。激(ji)光(guang)是目前世(shi)界上(shang)最亮的(de)(de)光(guang)。二(er)氧化碳激(ji)光(guang)的(de)(de)亮度(du)比(bi)太陽(yang)(yang)光(guang)亮8個數(shu)量(liang)級(ji)，而(er)高(gao)功率(lv)釹玻璃(li)激(ji)光(guang)則比(bi)太陽(yang)(yang)光(guang)亮16個數(shu)量(liang)級(ji)。激(ji)光(guang)的(de)(de)方(fang)向性很(hen)好(hao)，它能(neng)傳播(bo)到很(hen)遠的(de)(de)距離，且擴散面積小，接(jie)近于(yu)(yu)理(li)想的(de)(de)平行光(guang)。同時，激(ji)光(guang)為單色光(guang)，它的(de)(de)發光(guang)光(guang)譜寬(kuan)度(du)很(hen)狹窄，比(bi)氪燈(deng)的(de)(de)光(guang)譜窄幾(ji)(ji)個數(shu)量(liang)級(ji)，聚焦后在焦點上(shang)的(de)(de)功率(lv)密度(du)比(bi)普(pu)通的(de)(de)焊(han)接(jie)熱源也大幾(ji)(ji)個數(shu)量(liang)級(ji)。基于(yu)(yu)激(ji)光(guang)有上(shang)述特(te)點，它已經成為一種十分(fen)理(li)想的(de)(de)焊(han)接(jie)和切(qie)割的(de)(de)熱源。


1. 激光焊特點


與一般的焊(han)接方法相比(bi)，激光焊(han)有以下一些特點(dian)。


  ①. 聚焦(jiao)后的(de)激光具有很高(gao)的(de)功率密度(du)，焊接以深熔方式(shi)進行(xing)。


  ②. 激光的加熱范圍小(xiao)（＜1mm),熱量集中(zhong)，焊接速度(du)提高(gao)，使焊接殘余(yu)應力和焊后(hou)擦浴(yu)變形減小(xiao)。


  ③. 激光(guang)能反射、透射，在(zai)空間傳播(bo)相(xiang)當(dang)距離(li)后(hou)能量衰減很小，可以進行(xing)遠距離(li)或(huo)一(yi)些難以接近部位的(de)焊接。


  ④. 與電(dian)(dian)子束焊接相比，激(ji)(ji)光(guang)焊不(bu)需要真空室，也不(bu)會產生X射線，但可以焊接厚度比電(dian)(dian)子束焊小，且大功率激(ji)(ji)光(guang)發射器的結構(gou)比電(dian)(dian)子束更(geng)為復雜，一次性投資更(geng)高。



2. 激光(guang)焊(han)的焊(han)接藝


  ①. 接頭(tou)形式(shi)


 圖3-7所(suo)示為固體激光點焊(han)典型焊(han)接(jie)接(jie)頭形式(shi)，二氧(yang)化碳激光焊(han)焊(han)接(jie)接(jie)頭形式(shi)見圖3-8.通(tong)常采用對接(jie)接(jie)頭形式(shi)。裝配(pei)時(shi)必須施(shi)加一個裝配(pei)壓力，使得焊(han)件之間(jian)的間(jian)隙越小越好。


圖 7.jpg


  ②. 激光(guang)焊的焊接參數


 激光焊(han)(han)的焊(han)(han)接(jie)(jie)參(can)數(shu)與激光功率(lv)、氣(qi)體(ti)保(bao)護、離焦(jiao)量、光斑直徑。焊(han)(han)接(jie)(jie)速度、脈沖(chong)寬度、脈沖(chong)頻率(lv)等均(jun)有關(guan)。其中氣(qi)體(ti)保(bao)護用氨能使熔(rong)深(shen)加深(shen)，如果(guo)在氦(hai)氣(qi)里加少量氬(ya)氣(qi)或氧氣(qi)更能進一步提(ti)高熔(rong)深(shen)。


  保護(hu)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：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(jing)：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(mo)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)為500W、最(zui)大功率(lv)密度為5.7x105W/c㎡的YAG激(ji)光(guang)可實(shi)現厚度為1mm的18-8奧氏體不(bu)(bu)銹鋼的激(ji)光(guang)焊(han)接(jie)(jie)。單面(mian)(mian)焊(han)接(jie)(jie)時深(shen)度可達(da)到(dao)0.5mm左右(you)，因(yin)此(ci)采(cai)用(yong)雙(shuang)面(mian)(mian)焊(han)可保證不(bu)(bu)銹鋼能焊(han)透(tou)。焊(han)接(jie)(jie)速(su)度、脈(mo)沖寬(kuan)度以及脈(mo)沖頻率(lv)是影響焊(han)縫形(xing)貌的主要因(yin)素。三者最(zui)佳(jia)組合是焊(han)接(jie)(jie)速(su)度不(bu)(bu)高于2mm/s,脈(mo)沖寬(kuan)度為0.3ms,脈(mo)沖頻率(lv)為9Hz。


 激(ji)光(guang)焊(han)的焊(han)接(jie)參數：用激光焊焊接奧氏體不(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 用脈沖激光焊焊接(jie)301不(bu)銹鋼絲與絲的焊接(jie)參數(shu)及接(jie)斗性能






注(zhu)：302不(bu)銹鋼相(xiang)當于我(wo)國(guo)1Cr18Ni9鋼；321不(bu)銹鋼相(xiang)當于我(wo)國(guo)0Cr18Ni10Ti鋼；17-7PH不(bu)銹鋼相(xiang)當于我(wo)國(guo)0Cr17Ni7A1鋼。