激(ji)(ji)(ji)(ji)光(guang)(guang)(guang)(guang)焊是以聚(ju)焦的(de)(de)(de)激(ji)(ji)(ji)(ji)光(guang)(guang)(guang)(guang)束作為能源(yuan)轟擊焊件所產生的(de)(de)(de)熱量(liang)進行焊接的(de)(de)(de)方法，在20世(shi)(shi)紀60年代才用于實踐。激(ji)(ji)(ji)(ji)光(guang)(guang)(guang)(guang)是目前世(shi)(shi)界(jie)上(shang)最亮的(de)(de)(de)光(guang)(guang)(guang)(guang)。二(er)氧(yang)化碳激(ji)(ji)(ji)(ji)光(guang)(guang)(guang)(guang)的(de)(de)(de)亮度比(bi)太陽(yang)光(guang)(guang)(guang)(guang)亮8個(ge)數(shu)量(liang)級(ji)，而(er)高(gao)功(gong)率(lv)釹玻璃激(ji)(ji)(ji)(ji)光(guang)(guang)(guang)(guang)則比(bi)太陽(yang)光(guang)(guang)(guang)(guang)亮16個(ge)數(shu)量(liang)級(ji)。激(ji)(ji)(ji)(ji)光(guang)(guang)(guang)(guang)的(de)(de)(de)方向性很(hen)好，它能傳(chuan)播(bo)到很(hen)遠的(de)(de)(de)距離，且(qie)擴散面積小，接近于理想的(de)(de)(de)平行光(guang)(guang)(guang)(guang)。同時，激(ji)(ji)(ji)(ji)光(guang)(guang)(guang)(guang)為單色光(guang)(guang)(guang)(guang)，它的(de)(de)(de)發光(guang)(guang)(guang)(guang)光(guang)(guang)(guang)(guang)譜(pu)寬(kuan)度很(hen)狹窄，比(bi)氪(ke)燈(deng)的(de)(de)(de)光(guang)(guang)(guang)(guang)譜(pu)窄幾(ji)個(ge)數(shu)量(liang)級(ji)，聚(ju)焦后在焦點(dian)上(shang)的(de)(de)(de)功(gong)率(lv)密(mi)度比(bi)普通的(de)(de)(de)焊接熱源(yuan)也大(da)幾(ji)個(ge)數(shu)量(liang)級(ji)。基于激(ji)(ji)(ji)(ji)光(guang)(guang)(guang)(guang)有上(shang)述(shu)特點(dian)，它已經成為一種十分(fen)理想的(de)(de)(de)焊接和切割(ge)的(de)(de)(de)熱源(yuan)。


1. 激光焊特點(dian)


與一般(ban)的焊接方法相比，激光焊有以下一些(xie)特(te)點(dian)。


  ①. 聚焦后的激(ji)光具有(you)很(hen)高的功率密度，焊(han)接以深熔方式進(jin)行(xing)。


  ②. 激(ji)光的加(jia)熱范(fan)圍小（＜1mm),熱量集中，焊(han)接速度(du)提(ti)高，使焊(han)接殘余應力和焊(han)后擦浴變形(xing)減小。


  ③. 激光能(neng)(neng)反射、透射，在空(kong)間傳播(bo)相當(dang)距離后能(neng)(neng)量衰(shuai)減很小，可(ke)以(yi)(yi)進(jin)行遠距離或一(yi)些難以(yi)(yi)接(jie)近部位的焊接(jie)。


  ④. 與電子束焊(han)(han)接相比(bi)，激(ji)光(guang)焊(han)(han)不需要(yao)真空室，也(ye)不會產生(sheng)X射線，但可以(yi)焊(han)(han)接厚度比(bi)電子束焊(han)(han)小，且大(da)功率激(ji)光(guang)發射器(qi)的(de)結構比(bi)電子束更為復雜，一次性投資更高。



2. 激光焊的(de)焊接藝


  ①. 接頭形式


 圖3-7所示為固體激(ji)光(guang)點焊(han)典型焊(han)接(jie)(jie)接(jie)(jie)頭形(xing)(xing)式(shi)，二氧化碳激(ji)光(guang)焊(han)焊(han)接(jie)(jie)接(jie)(jie)頭形(xing)(xing)式(shi)見圖3-8.通常采用對接(jie)(jie)接(jie)(jie)頭形(xing)(xing)式(shi)。裝(zhuang)(zhuang)配時必須施加一個裝(zhuang)(zhuang)配壓力(li)，使得焊(han)件(jian)之間的間隙(xi)越小越好。


圖 7.jpg


  ②. 激光(guang)焊的焊接參數


 激(ji)光(guang)焊的(de)焊接(jie)參數與激(ji)光(guang)功(gong)率、氣(qi)(qi)體(ti)保(bao)護、離焦量、光(guang)斑(ban)直徑。焊接(jie)速(su)度、脈(mo)沖寬度、脈(mo)沖頻(pin)率等均(jun)有關。其中氣(qi)(qi)體(ti)保(bao)護用(yong)氨(an)能(neng)使熔(rong)深(shen)加(jia)深(shen)，如果在氦氣(qi)(qi)里加(jia)少(shao)量氬氣(qi)(qi)或氧氣(qi)(qi)更能(neng)進一步提高熔(rong)深(shen)。


  保護氣體的作用：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(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(chong)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。


   采用功率(lv)(lv)為(wei)500W、最大功率(lv)(lv)密(mi)度為(wei)5.7x105W/c㎡的(de)(de)(de)YAG激光(guang)可實現厚度為(wei)1mm的(de)(de)(de)18-8奧(ao)氏體不銹鋼(gang)(gang)的(de)(de)(de)激光(guang)焊(han)接(jie)。單面(mian)焊(han)接(jie)時深度可達到0.5mm左右，因(yin)此采用雙面(mian)焊(han)可保證不銹鋼(gang)(gang)能焊(han)透。焊(han)接(jie)速度、脈(mo)沖(chong)寬(kuan)度以及脈(mo)沖(chong)頻(pin)率(lv)(lv)是(shi)影響焊(han)縫形貌的(de)(de)(de)主要因(yin)素。三者(zhe)最佳(jia)組合是(shi)焊(han)接(jie)速度不高(gao)于2mm/s,脈(mo)沖(chong)寬(kuan)度為(wei)0.3ms,脈(mo)沖(chong)頻(pin)率(lv)(lv)為(wei)9Hz。


 激(ji)光焊的焊接參數：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(bu)銹鋼的焊接參數。


 表3-29 用脈沖激光焊(han)焊(han)接301不銹(xiu)鋼絲與(yu)絲的焊(han)接參數及接斗性能






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