激(ji)(ji)(ji)光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)焊是(shi)以聚(ju)焦的激(ji)(ji)(ji)光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)束作為能源(yuan)轟(hong)擊(ji)焊件所產生的熱量(liang)(liang)進行(xing)焊接的方法，在20世紀60年代才用(yong)于(yu)(yu)實(shi)踐。激(ji)(ji)(ji)光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)是(shi)目前世界上最亮(liang)的光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)。二氧化碳激(ji)(ji)(ji)光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)的亮(liang)度(du)比(bi)太陽光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)亮(liang)8個(ge)數量(liang)(liang)級(ji)，而高功率(lv)釹玻璃激(ji)(ji)(ji)光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)則比(bi)太陽光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)亮(liang)16個(ge)數量(liang)(liang)級(ji)。激(ji)(ji)(ji)光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)的方向性很(hen)好，它能傳播(bo)到很(hen)遠的距離，且擴散(san)面積小，接近于(yu)(yu)理(li)(li)想的平行(xing)光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)。同(tong)時，激(ji)(ji)(ji)光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)為單色光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)，它的發光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)譜寬(kuan)度(du)很(hen)狹窄(zhai)，比(bi)氪(ke)燈的光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)譜窄(zhai)幾個(ge)數量(liang)(liang)級(ji)，聚(ju)焦后在焦點上的功率(lv)密度(du)比(bi)普通(tong)的焊接熱源(yuan)也大幾個(ge)數量(liang)(liang)級(ji)。基于(yu)(yu)激(ji)(ji)(ji)光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)有上述(shu)特點，它已經(jing)成為一種十分理(li)(li)想的焊接和切割的熱源(yuan)。


1. 激光(guang)焊(han)特點


與(yu)一般的焊(han)接(jie)方法(fa)相(xiang)比(bi)，激光焊(han)有以下(xia)一些特點。


  ①. 聚焦后的激光具有很高(gao)的功率密度，焊接以深熔(rong)方式進行(xing)。


  ②. 激光的加熱范圍(wei)小（＜1mm),熱量集(ji)中，焊(han)接速(su)度提高(gao)，使焊(han)接殘(can)余應力和焊(han)后擦浴變形減小。


  ③. 激光能反射、透射，在空間傳播相(xiang)當距離(li)后能量(liang)衰減很小，可以進行遠距離(li)或(huo)一(yi)些難以接(jie)近部位的(de)焊(han)接(jie)。


  ④. 與電子束焊(han)接(jie)相比，激光焊(han)不需要真(zhen)空(kong)室，也不會(hui)產生X射(she)線，但(dan)可以(yi)焊(han)接(jie)厚度(du)比電子束焊(han)小，且大功率激光發射(she)器的結(jie)構比電子束更(geng)為(wei)復雜，一(yi)次性投(tou)資更(geng)高(gao)。



2. 激光焊(han)的(de)焊(han)接(jie)藝


  ①. 接頭(tou)形式(shi)


 圖3-7所示(shi)為(wei)固體激(ji)(ji)光點(dian)焊(han)典(dian)型焊(han)接接頭(tou)(tou)形(xing)式，二(er)氧化碳激(ji)(ji)光焊(han)焊(han)接接頭(tou)(tou)形(xing)式見圖3-8.通常(chang)采(cai)用對(dui)接接頭(tou)(tou)形(xing)式。裝配時必須施加一個裝配壓(ya)力，使得焊(han)件之間(jian)的間(jian)隙(xi)越小越好。


圖 7.jpg


  ②. 激光焊(han)的焊(han)接參數


 激光(guang)焊(han)的(de)焊(han)接(jie)參數與激光(guang)功率、氣體保(bao)護、離焦量(liang)、光(guang)斑直徑。焊(han)接(jie)速度、脈沖(chong)寬度、脈沖(chong)頻率等均有關。其(qi)中氣體保(bao)護用氨能使(shi)熔深加(jia)深，如果在氦氣里(li)加(jia)少量(liang)氬(ya)氣或氧氣更能進一步提高熔深。


  保護氣(qi)體(ti)的作(zuo)用(yong)：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(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(chong)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(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(gong)率(lv)(lv)為(wei)500W、最大功(gong)率(lv)(lv)密(mi)度(du)為(wei)5.7x105W/c㎡的YAG激(ji)光可實現(xian)厚(hou)度(du)為(wei)1mm的18-8奧氏體(ti)不銹鋼的激(ji)光焊接。單面焊接時深度(du)可達到0.5mm左右，因此采用雙面焊可保證不銹鋼能焊透。焊接速度(du)、脈(mo)沖寬(kuan)度(du)以及脈(mo)沖頻率(lv)(lv)是(shi)影響(xiang)焊縫形貌(mao)的主要因素(su)。三者最佳(jia)組合是(shi)焊接速度(du)不高于(yu)2mm/s,脈(mo)沖寬(kuan)度(du)為(wei)0.3ms,脈(mo)沖頻率(lv)(lv)為(wei)9Hz。


 激光焊的焊接參(can)數(shu)：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(han)接不(bu)銹鋼(gang)的焊接參數。


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






注：302不(bu)銹鋼(gang)相(xiang)當(dang)于(yu)我國1Cr18Ni9鋼(gang)；321不(bu)銹鋼(gang)相(xiang)當(dang)于(yu)我國0Cr18Ni10Ti鋼(gang)；17-7PH不(bu)銹鋼(gang)相(xiang)當(dang)于(yu)我國0Cr17Ni7A1鋼(gang)。