激(ji)(ji)光(guang)(guang)(guang)(guang)焊(han)(han)是以聚焦的(de)激(ji)(ji)光(guang)(guang)(guang)(guang)束作(zuo)為(wei)能源轟擊(ji)焊(han)(han)件所產生的(de)熱量(liang)(liang)進行(xing)焊(han)(han)接(jie)(jie)的(de)方法(fa)，在20世紀(ji)60年代才用于(yu)實踐。激(ji)(ji)光(guang)(guang)(guang)(guang)是目(mu)前世界(jie)上(shang)最亮(liang)(liang)的(de)光(guang)(guang)(guang)(guang)。二(er)氧化碳(tan)激(ji)(ji)光(guang)(guang)(guang)(guang)的(de)亮(liang)(liang)度比(bi)太陽(yang)光(guang)(guang)(guang)(guang)亮(liang)(liang)8個數量(liang)(liang)級(ji)，而(er)高功率(lv)釹玻璃激(ji)(ji)光(guang)(guang)(guang)(guang)則比(bi)太陽(yang)光(guang)(guang)(guang)(guang)亮(liang)(liang)16個數量(liang)(liang)級(ji)。激(ji)(ji)光(guang)(guang)(guang)(guang)的(de)方向性很(hen)(hen)好，它能傳播(bo)到很(hen)(hen)遠的(de)距離，且(qie)擴散面(mian)積小(xiao)，接(jie)(jie)近于(yu)理(li)想的(de)平行(xing)光(guang)(guang)(guang)(guang)。同時，激(ji)(ji)光(guang)(guang)(guang)(guang)為(wei)單(dan)色光(guang)(guang)(guang)(guang)，它的(de)發(fa)光(guang)(guang)(guang)(guang)光(guang)(guang)(guang)(guang)譜寬度很(hen)(hen)狹窄(zhai)，比(bi)氪燈的(de)光(guang)(guang)(guang)(guang)譜窄(zhai)幾個數量(liang)(liang)級(ji)，聚焦后在焦點(dian)上(shang)的(de)功率(lv)密度比(bi)普通的(de)焊(han)(han)接(jie)(jie)熱源也(ye)大幾個數量(liang)(liang)級(ji)。基于(yu)激(ji)(ji)光(guang)(guang)(guang)(guang)有上(shang)述特(te)點(dian)，它已經(jing)成為(wei)一(yi)種十(shi)分理(li)想的(de)焊(han)(han)接(jie)(jie)和切割的(de)熱源。


1. 激光焊特點


與一(yi)般的焊接方法相比，激光焊有以(yi)下一(yi)些特點。


  ①. 聚焦后的(de)激(ji)光具(ju)有很高的(de)功率密度(du)，焊接以深(shen)熔方式(shi)進行。


  ②. 激(ji)光的加(jia)熱(re)范圍小（＜1mm),熱(re)量集中，焊(han)接速度提高(gao)，使焊(han)接殘余應力(li)和(he)焊(han)后(hou)擦浴變(bian)形減小。


  ③. 激(ji)光能反射、透射，在空間傳播(bo)相當距離后能量衰減很(hen)小，可以進行遠距離或一些難以接近部位(wei)的焊(han)接。


  ④. 與電(dian)子(zi)(zi)束(shu)焊(han)接相比，激光(guang)焊(han)不需要真空室，也不會產生X射線，但可(ke)以焊(han)接厚度比電(dian)子(zi)(zi)束(shu)焊(han)小，且大功(gong)率激光(guang)發射器(qi)的(de)結構(gou)比電(dian)子(zi)(zi)束(shu)更為復雜，一次性投資更高。



2. 激光焊(han)的焊(han)接藝(yi)


  ①. 接(jie)頭形式


 圖3-7所示為固體(ti)激光點焊典型(xing)焊接(jie)接(jie)頭(tou)形式(shi)，二(er)氧化(hua)碳激光焊焊接(jie)接(jie)頭(tou)形式(shi)見(jian)圖3-8.通常(chang)采用對接(jie)接(jie)頭(tou)形式(shi)。裝配(pei)時必須施(shi)加一個裝配(pei)壓力(li)，使得焊件之間的間隙(xi)越(yue)小越(yue)好(hao)。


圖 7.jpg


  ②. 激光焊的焊接參數


 激(ji)光焊的焊接(jie)參數與激(ji)光功率、氣體保護(hu)、離焦量(liang)(liang)、光斑直徑。焊接(jie)速度(du)、脈(mo)沖(chong)寬度(du)、脈(mo)沖(chong)頻率等均有關(guan)。其中氣體保護(hu)用(yong)氨能(neng)使熔深加(jia)(jia)深，如果在(zai)氦氣里(li)加(jia)(jia)少量(liang)(liang)氬(ya)氣或氧氣更能(neng)進一步提高(gao)熔深。


  保(bao)護氣體(ti)的作用(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。


  光斑直徑(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(jie)速(su)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(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。


   采用功率(lv)為(wei)(wei)500W、最大(da)功率(lv)密度為(wei)(wei)5.7x105W/c㎡的YAG激光(guang)可實現厚度為(wei)(wei)1mm的18-8奧氏體不(bu)銹鋼的激光(guang)焊(han)(han)接。單(dan)面焊(han)(han)接時深(shen)度可達到(dao)0.5mm左右，因(yin)此采用雙面焊(han)(han)可保證不(bu)銹鋼能焊(han)(han)透。焊(han)(han)接速度、脈沖寬(kuan)度以(yi)及(ji)脈沖頻(pin)率(lv)是影(ying)響焊(han)(han)縫形貌(mao)的主(zhu)要因(yin)素(su)。三者最佳組合(he)是焊(han)(han)接速度不(bu)高于2mm/s,脈沖寬(kuan)度為(wei)(wei)0.3ms,脈沖頻(pin)率(lv)為(wei)(wei)9Hz。


 激光焊的焊接(jie)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(han)接不銹鋼的焊接參數。


 表3-29 用脈沖(chong)激(ji)光焊(han)焊(han)接301不銹鋼絲(si)與絲(si)的焊(han)接參數及接斗(dou)性(xing)能






注：302不(bu)銹(xiu)鋼相(xiang)當于(yu)我(wo)國(guo)(guo)1Cr18Ni9鋼；321不(bu)銹(xiu)鋼相(xiang)當于(yu)我(wo)國(guo)(guo)0Cr18Ni10Ti鋼；17-7PH不(bu)銹(xiu)鋼相(xiang)當于(yu)我(wo)國(guo)(guo)0Cr17Ni7A1鋼。