激(ji)(ji)光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)焊(han)(han)是(shi)以聚焦的(de)(de)激(ji)(ji)光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)束(shu)作為(wei)能(neng)源(yuan)轟擊焊(han)(han)件所產生的(de)(de)熱(re)量進(jin)行(xing)焊(han)(han)接(jie)(jie)的(de)(de)方法，在(zai)20世紀60年代(dai)才(cai)用于實踐。激(ji)(ji)光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)是(shi)目前世界上最亮(liang)的(de)(de)光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)。二氧化碳激(ji)(ji)光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)的(de)(de)亮(liang)度(du)比太(tai)陽(yang)光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)亮(liang)8個(ge)數(shu)量級，而高(gao)功(gong)率(lv)(lv)釹玻璃(li)激(ji)(ji)光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)則比太(tai)陽(yang)光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)亮(liang)16個(ge)數(shu)量級。激(ji)(ji)光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)的(de)(de)方向性很(hen)好，它能(neng)傳播(bo)到很(hen)遠(yuan)的(de)(de)距離，且(qie)擴散面積小，接(jie)(jie)近于理(li)想的(de)(de)平(ping)行(xing)光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)。同(tong)時，激(ji)(ji)光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)為(wei)單色(se)光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)，它的(de)(de)發光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)譜(pu)寬度(du)很(hen)狹窄，比氪燈的(de)(de)光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)譜(pu)窄幾(ji)個(ge)數(shu)量級，聚焦后在(zai)焦點上的(de)(de)功(gong)率(lv)(lv)密(mi)度(du)比普通的(de)(de)焊(han)(han)接(jie)(jie)熱(re)源(yuan)也大幾(ji)個(ge)數(shu)量級。基于激(ji)(ji)光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)有上述特點，它已經(jing)成(cheng)為(wei)一種(zhong)十分(fen)理(li)想的(de)(de)焊(han)(han)接(jie)(jie)和切割(ge)的(de)(de)熱(re)源(yuan)。


1. 激(ji)光焊特點(dian)


與(yu)一(yi)般的焊接(jie)方法相比，激光焊有(you)以(yi)下一(yi)些特點。


  ①. 聚焦后(hou)的(de)激光具(ju)有很(hen)高的(de)功率密度，焊接以深熔方式進(jin)行。


  ②. 激(ji)光的加熱范圍小（＜1mm),熱量(liang)集中，焊接速度提高(gao)，使焊接殘(can)余應力和焊后擦浴變形減小。


  ③. 激光(guang)能反射(she)、透射(she)，在空間傳播(bo)相當距離后(hou)能量衰減(jian)很小，可以進行遠距離或一些難以接近部位的焊接。


  ④. 與電(dian)子(zi)(zi)束焊(han)(han)接相(xiang)比，激(ji)光焊(han)(han)不(bu)需(xu)要(yao)真(zhen)空室，也不(bu)會(hui)產生(sheng)X射線，但可(ke)以焊(han)(han)接厚(hou)度比電(dian)子(zi)(zi)束焊(han)(han)小，且(qie)大功率激(ji)光發射器的結構比電(dian)子(zi)(zi)束更為(wei)復雜，一(yi)次性投資(zi)更高。



2. 激光焊的焊接藝


  ①. 接頭(tou)形式


 圖3-7所(suo)示為固體激光(guang)點(dian)焊(han)(han)典型焊(han)(han)接接頭形式，二氧(yang)化碳激光(guang)焊(han)(han)焊(han)(han)接接頭形式見圖3-8.通(tong)常采用對接接頭形式。裝配時必須施加一個裝配壓力，使得焊(han)(han)件之(zhi)間的間隙(xi)越小(xiao)越好。


圖 7.jpg


  ②. 激光焊的(de)焊接參數


 激光(guang)焊的(de)焊接參數與(yu)激光(guang)功率、氣(qi)(qi)體(ti)保(bao)護、離焦量、光(guang)斑直徑。焊接速度(du)(du)、脈(mo)沖寬度(du)(du)、脈(mo)沖頻率等均有關。其中氣(qi)(qi)體(ti)保(bao)護用(yong)氨能使熔(rong)深加深，如果(guo)在(zai)氦氣(qi)(qi)里(li)加少量氬氣(qi)(qi)或氧氣(qi)(qi)更能進一步提高熔(rong)深。


  保護氣(qi)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(li)焦量(liang)：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(jie)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(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(mo)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。


   采用功率為500W、最大功率密度(du)為5.7x105W/c㎡的(de)YAG激(ji)光可實(shi)現厚度(du)為1mm的(de)18-8奧氏體(ti)不銹鋼的(de)激(ji)光焊(han)接。單面焊(han)接時深度(du)可達(da)到0.5mm左右，因(yin)此(ci)采用雙面焊(han)可保證不銹鋼能(neng)焊(han)透。焊(han)接速(su)度(du)、脈沖(chong)寬(kuan)度(du)以(yi)及脈沖(chong)頻(pin)率是影響焊(han)縫形貌(mao)的(de)主要(yao)因(yin)素(su)。三者最佳組合是焊(han)接速(su)度(du)不高于(yu)2mm/s,脈沖(chong)寬(kuan)度(du)為0.3ms,脈沖(chong)頻(pin)率為9Hz。


 激(ji)光焊的焊接參(can)數：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不銹鋼的焊接參數。


 表(biao)3-29 用(yong)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(zhu)：302不銹鋼相當于(yu)我國1Cr18Ni9鋼；321不銹鋼相當于(yu)我國0Cr18Ni10Ti鋼；17-7PH不銹鋼相當于(yu)我國0Cr17Ni7A1鋼。