激光焊接是激光加工技能應(yīng)用的重要方面之一，更是21世紀(jì)受矚目、有發(fā)展前景的焊接技能。與傳統(tǒng)焊接辦法比照，激光焊接具有很多優(yōu)勢，焊接質(zhì)量更高、功率更快?，F(xiàn)在，激光焊接技能已廣泛應(yīng)用于制造業(yè)、粉末冶金、汽車工業(yè)、電子工業(yè)、生物醫(yī)學(xué)等各個領(lǐng)域。

一、激光焊接原理

激光焊接屬于熔融焊，以激光束作為焊接熱源，其焊接原理是：經(jīng)過特定的辦法鼓勵活性介質(zhì)，使其在諧振腔中往復(fù)震動，從而轉(zhuǎn)化成受激輻射光束，當(dāng)光束與工件彼此接觸時，其能量則被工件吸收，當(dāng)溫度高達(dá)資料的熔點時即可進(jìn)行焊接。

按焊接熔池構(gòu)成的機(jī)理劃分，激光焊接有兩種根本的焊接機(jī)理：熱傳導(dǎo)焊接和深熔（小孔）焊接。熱傳導(dǎo)焊接時發(fā)生的熱量通過熱傳遞擴(kuò)散至工件內(nèi)部，使焊縫外表熔化，根本不發(fā)生汽化現(xiàn)象，常用于低速薄壁構(gòu)件的焊接。深熔焊使資料汽化，構(gòu)成很多等離子體，由于熱量較大，熔池前端會呈現(xiàn)小孔現(xiàn)象。深熔焊能完全焊透工件，且輸入能量大、焊接速度快，是現(xiàn)在使用廣泛的激光焊接模式。

二、激光焊接首要工藝參數(shù)

影響激光焊接加工質(zhì)量的工藝參數(shù)較多，如功率密度、激光脈沖波形、離焦量、焊接速度和輔佐吹維護(hù)氣等。

1、激光功率密度

功率密度是激光加工中要害的參數(shù)之一。采用較高的功率密度，在微秒時刻范圍內(nèi)，表層即可加熱至沸點，發(fā)生很多汽化。因而，高功率密度關(guān)于資料去除加工，如打孔、切割、雕琢十分有利。關(guān)于較低功率密度，表層溫度到達(dá)沸點需要經(jīng)歷數(shù)毫秒，在表層汽化前，底層到達(dá)熔點，易構(gòu)成良好的熔融焊接。因而，在熱傳導(dǎo)型激光焊接中，功率密度范圍在104-106W/cm2。

2、激光脈沖波形

激光脈沖波形既是差異資料去除還是資料熔化的重要參數(shù)，也是決定加工設(shè)備體積及造價的要害參數(shù)。當(dāng)高強(qiáng)度激光束射至資料外表，資料外表將會有60～90%的激光能量反射而損失掉，尤其是金、銀、銅、鋁、鈦等資料反射強(qiáng)、傳熱快。一個激光脈沖訊號過程中，金屬的反射率隨時刻而變化。當(dāng)資料外表溫度升高到熔點時，反射率會敏捷下降，當(dāng)外表處于熔化狀況時，反射穩(wěn)定于某一值。

3、激光脈沖寬度

脈寬是脈沖激光焊接的重要參數(shù)。脈寬由熔深與熱影響分區(qū)確定，脈寬越長熱影響區(qū)越大，熔深隨脈寬的1/2次方添加。但脈沖寬度的增大會下降峰值功率，因而添加脈沖寬度一般用于熱傳導(dǎo)焊接方法，構(gòu)成的焊縫尺度寬而淺，特別合適薄板和厚板的搭接焊。但是，較低的峰值功率會導(dǎo)致剩余的熱輸入，每種資料都有一個可使熔深到達(dá)大的佳脈沖寬度。

4、離焦量

激光焊接一般需要必定的離焦量，由于激光焦點處光斑中心的功率密度過高，簡單蒸發(fā)成孔。脫離激光焦點的各平面上，功率密度散布相對均勻。

離焦方法有兩種：

正離焦與負(fù)離焦。焦平面坐落工件上方為正離焦，反之為負(fù)離焦。按幾何光學(xué)理論，當(dāng)正負(fù)離焦平面與焊接平面距離相等時，所對應(yīng)平面上的功率密度近似相同，但實際上所獲得的熔池形狀有必定差異。負(fù)離焦時，可獲得更大的熔深，這與熔池的構(gòu)成進(jìn)程有關(guān)。

5、焊接速度

激光焊接加工決議了焊接外表質(zhì)量、熔深、熱影響區(qū)等。焊接速度的快慢會影響單位時間內(nèi)的熱輸入量，焊接速度過慢，則熱輸入量過大，導(dǎo)致工件燒穿，焊接速度過快，則熱輸入量過小，造成工件焊不透。一般選用下降焊接速度的方法來改善熔深。

6、輔佐吹維護(hù)氣

輔佐吹維護(hù)氣在高功率激光焊接中是必不可少的一道工序。一方面是為了避免金屬資料濺射而污染聚集鏡；另一方面是為了避免焊接進(jìn)程中發(fā)生的等離子體過多聚集，阻擋激光到達(dá)資料外表。激光焊接進(jìn)程常運用氦、氬、氮等氣體維護(hù)熔池，使工件在焊接工程中免受氧化。維護(hù)氣體品種和氣流巨細(xì)、吹氣視點等因素對焊接成果有較大影響，不同的吹氣方法也會對焊接質(zhì)量發(fā)生必定的影響。

氦氣不易電離（電離能量較高），可讓激光順暢通過，光束能量不受阻礙地直達(dá)工件外表。這是激光焊接時運用有用的維護(hù)氣體，但價格比較貴。氬氣比較廉價，密度較大，所以維護(hù)效果較好。但它易受高溫金屬等離子體電離，成果屏蔽了部分光束射向工件，減少了焊接的有用激光功率，也損害焊接速度與熔深。運用氬氣維護(hù)的焊件外表要比運用氦氣維護(hù)時來得潤滑。氮氣作為維護(hù)氣體廉價，但對某些類型不銹鋼焊接時并不適用，主要是由于冶金學(xué)方面問題，如吸收，有時會在搭接區(qū)發(fā)生氣孔。

激光焊接作為一種新型焊接技能，具有高能量密度、高速度、高精度、深穿透、適應(yīng)性強(qiáng)等特色，其應(yīng)用規(guī)模越來越廣泛，不僅能進(jìn)步出產(chǎn)功率，更進(jìn)步了焊接質(zhì)量，激光焊接技能必將在資料加工領(lǐng)域發(fā)揮更重要的效果。