在每個行業(yè)中，都在設(shè)計，重新設(shè)計或重新評估產(chǎn)品，以獲得更好的材料或功能。zui終產(chǎn)品由許多組件組成，這些組件需要以某種方式結(jié)合在一起。這些連接方法之一是激光焊接機。

激光焊接使用高強度光束來創(chuàng)建熔融焊池，以將材料融合在一起。這是一種非接觸式工藝，相對于其他熔合工藝而言，熱量輸入低，加工速度高，并且一次通過即可產(chǎn)生較深的熔合區(qū)。

當然，為了充分利用所有這些好處并確保高質(zhì)量，可重復(fù)的過程，制造商需要考慮將激光焊接與其他熔焊工藝相比如何。關(guān)節(jié)和夾具設(shè)計也起作用。與任何金屬制造技術(shù)一樣，明智的實施始于對過程基本原理的充分理解。

激光焊接101

激光焊接使用的光束聚焦到工件上的一個小點。從某種形式的介質(zhì)中產(chǎn)生的光從激光源射出并開始發(fā)散。然后將其準直，以使光束平行且不會增長。從出口到準直表面的距離稱為準直長度。光束保持準直狀態(tài)，直到碰到聚焦表面。然后，光束變窄為沙漏形，直到聚焦到zui小點。從焦點表面到zui小點的距離稱為焦距。焦點的大小由以下公式確定：纖維直徑×焦距/準直長度=焦點直徑

焦點直徑在焦點區(qū)域的86％以內(nèi)的距離稱為焦點深度。如果焦點位置移到該區(qū)域之外，則預(yù)期處理結(jié)果將發(fā)生變化。焦距與準直長度之比越大，對于給定的光纖，焦深就越大。

與較小的纖維直徑相比，較大的纖維具有較大的聚焦深度。較大的比率和纖維具有較大的斑點尺寸，這導(dǎo)致功率密度降低，因此穿透率降低。

激光焊接有兩種形式：導(dǎo)熱焊接和鎖孔焊接。在熱傳導(dǎo)焊接中，激光束沿共同的接頭熔化配合部分，熔融材料一起流動并固化形成焊縫。用于連接薄壁零件的熱傳導(dǎo)焊接使用脈沖或連續(xù)波固態(tài)激光器。

在熱傳導(dǎo)焊接中，能量僅通過熱傳導(dǎo)耦合到工件中。因此，焊接深度范圍僅為十分之幾毫米至1毫米。材料的導(dǎo)熱性限制了zui大焊接深度，并且焊接寬度始終大于其深度。導(dǎo)熱激光焊接用于設(shè)備外殼可見表面的角焊以及電子產(chǎn)品中的其他應(yīng)用。

鎖孔焊接需要極高的功率密度，約為每平方厘米1兆瓦。它用于需要深層焊接或必須同時焊接幾層材料的應(yīng)用中。

在此過程中，激光束不僅會熔化金屬，還會產(chǎn)生蒸汽。耗散的蒸氣將壓力施加到熔融金屬上并部分置換。同時，材料繼續(xù)熔化。結(jié)果是一個深的，狹窄的，充滿蒸汽的孔或鎖孔，被熔融金屬包圍。

當激光束沿著焊接接頭前進時，鎖孔隨其移動穿過工件。熔融金屬在小孔周圍流動并在小孔中凝固。這樣就產(chǎn)生了具有均勻內(nèi)部結(jié)構(gòu)的深而窄的焊縫。焊接深度可能超過焊接寬度的10倍。熔融材料幾乎完全吸收了激光束，從而提高了焊接過程的效率。鎖孔中的蒸氣也吸收激光并被部分電離。這導(dǎo)致形成等離子體，等離子體也將能量注入到工件中。結(jié)果，深穿透焊接的特點是效率高，焊接速度快。得益于高速，熱影響區(qū)（HAZ）很小，變形最小。

熔焊比較

與其他工藝相比，激光焊接在一次通過中可提供zui高的焊接質(zhì)量，zui低的熱量輸入和zui高的熔深。它具有zui高范圍的材料組合和零件幾何形狀之一，具有極高的可控制性和可重復(fù)性，并且是最容易實現(xiàn)自動化的一種。所有這些都允許進行新的接頭設(shè)計，并且零件的焊接后加工少，從而可以提高生產(chǎn)率。

激光焊接還具有zui高的初始投資，工具成本和焊接接頭裝配要求之一，在選擇激光焊接作為生產(chǎn)過程的連接方法時必須考慮這些因素。