激光焊接工艺及参数

出处：按学科分类—工业技术 河北科学技术出版社《实用焊接技术手册》第326页（1464字）

1．脉冲激光焊工艺及参数

脉冲激光焊时，脉冲能量决定了加热能量大小，它主要影响金属的熔化量；脉冲宽度决定焊接时的加热时间，它影响熔深及热影响区大小。脉冲能量一定时，对于不同的材料，各存在一个最佳脉冲宽度，此时焊接熔深最大。同时焊接所采用的接头形式也影响焊接的效果。

在功率密度较小时，焊接以传热焊的方式进行，焊点的直径和熔深由热传导所决定，当激光斑点的功率密度达到一定值(10⁶W／cm²)后，焊接过程中将产生小孔效应，形成深宽比大于1的深熔焊点。但功率密度过大后，金属蒸发剧烈，导致汽化金属过多，在焊点中形成一个不能被液态金属填满的小孔，不能形成牢固的焊点。

在使用脉冲激光焊时，还应注意：通常把反射率低、传热系数大、厚度较小的金属选为上片；细丝与薄膜焊接前可先在丝端熔结直径为丝径2～3倍的球，以增大接触面和便于激光束对准；脉冲激光焊也可用于薄板缝焊，这时焊速v=df(1－K)，式中d为焊点直径；．f为脉冲频率；K为重叠系数，依板厚取0．3～0．9。表1－10－3为丝与丝脉冲激光焊接参数及接头性能示例。

表1－10－3 丝与丝脉冲激光焊接工艺参数^［2，4］

2．连续激光焊工艺参数

由于不同的金属室温时的反射率及熔点、导热系数等性能差异，连续焊所需最小功率密度差异很大。各种金属连续激光焊所需功率的差异，主要是吸收率不同造成的。连续激光焊主要采用CO₂激光器。焊缝成形主要由激光功率及焊速确定。

在激光焊时，用的最多的是对接接头，为了获得良好的焊缝，焊前必须将焊件装配良好。对接时，如果接头错边太大，会使入射激光在板角处反射，焊接过程不稳定。薄板焊时，间隙太大，焊后焊缝表面成形不饱满，严重时形成穿孔。搭接时板间间隙过大，则易造成上下板间熔合不良。焊接时焊件应夹紧，防止焊接变形。激光深熔焊可以进行全位置焊，在起焊和收尾的渐变过渡，可通过调节激光功率的递增和衰减过程以及改变焊接速度来实现，在焊接环缝时可实现首尾平滑过渡。利用内反射来增强激光吸收的焊缝常常能提高焊接过程的效率和熔深。对搭接、对接、端接、角接等多可采用连续激光焊。

在一定激光功率下，提高焊接速度，热输入下降，焊接熔深减小。适当降低焊接速度可加大熔深，但若焊接速度过低，熔深却不会再增加，反而使熔宽增大。激光深熔焊时，维持小孔存在的主要动力是金属蒸气的反冲压力，在焊接速度低到一定程度后，热输入增加，熔化金属越来越多，当金属蒸气所产生的反冲压力不足以维持小孔的存在时，小孔不仅不再加深，甚至会崩溃，焊接过程蜕变为传热型焊接，因而熔深不会再加大。

随着金属汽化的增加，小孔区温度上升，等离子体的浓度增加，对激光的吸收增加。这些原因使得低速焊时，激光焊熔深有一个最大值。连续CO₂激光焊接工艺参数如表1－10－4所示。

表1－10－4 连续CO₂激光焊接工艺参数^［2，4］