激光焊接可采用連續(xù)或脈沖激光束實(shí)現(xiàn)，激光焊接原理可分為導(dǎo)熱型焊接和激光深熔焊接。電力密度小于104-105W/cm2為導(dǎo)熱焊接，此時(shí)在熔深較淺、焊接速度較慢、電力密度大于105-107W/cm2時(shí)，金屬表面受熱凹陷“孔”，形成深熔焊接，具有焊接速度快、深寬比大的特點(diǎn)。

影響激光焊接質(zhì)量的主要因素

其中導(dǎo)熱型激光焊接的原理是：激光輻射加熱加工表面，表面熱通過熱傳導(dǎo)擴(kuò)散到內(nèi)部，通過控制激光脈沖的寬度、能量、峰值功率和重復(fù)頻率等激光參數(shù)，使工件熔化，形成特定的熔池。

用于齒輪焊接和冶金薄板焊接的激光焊接機(jī)主要涉及激光深熔焊接。其次，重點(diǎn)介紹激光深熔焊接的原理。

激光深熔焊接一般采用連續(xù)激光束完成材料的連接，其冶金物理過程與電子束焊接極為相似，即能量轉(zhuǎn)換機(jī)制通過“小孔”（Key-hole）結(jié)構(gòu)完成。在足夠高功率密度的激光照射下，材料蒸發(fā)并形成孔。這個(gè)充滿蒸汽的小孔像黑體一樣，幾乎吸收入射光束的能量，孔腔內(nèi)的平衡溫度達(dá)到2500C左右，熱從該高溫孔腔外壁傳遞，使包圍該孔腔周圍的金屬熔融。小孔內(nèi)充滿了光束照射下的壁體材料連續(xù)蒸發(fā)產(chǎn)生的高溫蒸汽，小孔四壁包圍熔融金屬，液態(tài)金屬周圍包圍固體材料（而在大多數(shù)正常焊接過程和激光傳導(dǎo)焊接中，能量首先沉積在工件表面，然后向內(nèi)部傳輸）?？妆谕獾囊后w流動(dòng)和壁層的表面張力與在孔腔內(nèi)連續(xù)產(chǎn)生的蒸汽壓力結(jié)合，維持動(dòng)態(tài)平衡。梁不斷地進(jìn)入孔口，孔口外的材料連續(xù)流動(dòng)，隨著梁的移動(dòng)，孔口始終處于流動(dòng)的穩(wěn)定狀態(tài)。即，包圍孔和孔壁的熔融金屬隨著引線梁的前進(jìn)速度向前方移動(dòng)，熔融金屬填充孔移動(dòng)后殘留的空隙而冷凝，形成焊縫。所有上述工藝都發(fā)生得如此之快，以致焊接速度容易達(dá)到每分鐘幾米。真空擴(kuò)散焊接加工方法有哪些種類的工藝

激光深熔焊接topsunlaser.com的主要工藝參數(shù)

激光功率

激光焊接存在激光能量密度閾值，低于該值，熔深非常淺，當(dāng)達(dá)到或超過該值時(shí)，熔深大大提高。只有當(dāng)工件上的激光功率密度超過閾值（與材料相關(guān)）時(shí)，才會(huì)產(chǎn)生等離子體，這表明進(jìn)行了穩(wěn)定的深熔焊接。當(dāng)激光功率低于該閾值時(shí)，工件僅產(chǎn)生表面熔融，即進(jìn)行焊接以穩(wěn)定導(dǎo)熱型。另一方面，在激光功率密度處于小孔形成的臨界條件附近的情況下，深熔焊接和傳導(dǎo)焊接交替進(jìn)行，成為不穩(wěn)定的焊接過程，熔融深度的變動(dòng)大。在激光深度熔接的情況下，激光功率同時(shí)控制熔深和焊接速度。焊接的熔深與光束功率密度直接相關(guān)，是入射光束功率和光束焦點(diǎn)的函數(shù)。通常，對(duì)于恒定直徑的激光束，隨著光束功率的增加，熔融深度增加。真空擴(kuò)散焊接加工方法有哪些種類的工藝

射束聚焦

束斑大小是激光焊接最重要的變量之一，因?yàn)樗鼪Q定了功率密度。然而，對(duì)于高功率激光來說，盡管有許多間接測(cè)量技術(shù)，但其測(cè)量卻是一個(gè)難題。

光束焦點(diǎn)衍射極限光斑尺寸可以基于光衍射理論來計(jì)算，但由于聚焦透鏡像差的存在，實(shí)際光斑大于計(jì)算值。最簡(jiǎn)單的實(shí)測(cè)方法是等溫輪廓法，用厚紙烘烤聚丙烯板，穿透后測(cè)量焦斑和穿孔直徑。該方法應(yīng)通過測(cè)量實(shí)踐，掌握激光功率的大小和光束作用的時(shí)間。

材料吸收值

材料對(duì)激光的吸收取決于材料的一些重要性能，如吸收率、反射率、熱導(dǎo)率、熔化溫度和蒸發(fā)溫度，其中最重要的是吸收率。

影響材料對(duì)激光束吸收率的因素包括兩個(gè)方面：首先是材料的阻力系數(shù)，經(jīng)過對(duì)材料拋光表面的吸收率測(cè)量，材料的吸收率與阻力系數(shù)的平方根成正比，阻力系數(shù)又隨溫度變化，第二材料的表面狀態(tài)（或光澤度）對(duì)光束吸收率有重要影響，從而對(duì)焊接效果起到明顯的作用。真空擴(kuò)散焊接加工方法有哪些種類的工藝

CO2激光器的輸出波長(zhǎng)通常為10.6μm、陶瓷、玻璃、橡膠、塑料等非金屬的吸收率在室溫下高，金屬材料在室溫下的吸收差，當(dāng)材料溶解氣化時(shí)，吸收急劇增加。使用由表面涂層或表面生成氧化膜的方法，提高材料對(duì)光束的吸收是有效的。

焊接速度

焊接速度對(duì)熔深有很大影響，提高速度會(huì)使熔深變淺，但速度過低會(huì)使材料過度熔融，導(dǎo)致工件被焊接。因此，具有激光功率和厚度的特定材料有適當(dāng)?shù)暮附铀俣确秶?，根?jù)其速度值可以得到最大的熔融深度。圖10-2表示1018鋼的焊接速度與熔融深度的關(guān)系。

屏蔽氣體

在激光焊接過程中經(jīng)常使用惰性氣體保護(hù)熔池，一些材料的焊接不考慮表面氧化也可以不考慮保護(hù)，但在許多應(yīng)用場(chǎng)合使用氦、氬、氮等氣體保護(hù)，在焊接過程中保護(hù)工件免受氧化。

使用保護(hù)氣體的第二個(gè)作用是保護(hù)聚焦透鏡免受金屬蒸氣污染和液體熔融液滴的濺射。特別是在高功率激光焊接時(shí)，由于其噴出物變得非常強(qiáng)，因此在該情況下需要保護(hù)透鏡。真空擴(kuò)散焊接加工方法有哪些種類的工藝

屏蔽氣體的第三個(gè)作用是有效地消除高功率激光焊接引起的等離子體屏蔽。金屬蒸氣吸收激光束并電離成等離子體云，金屬蒸氣周圍的保護(hù)氣體也因熱而電離。當(dāng)?shù)入x子體過多時(shí)，激光束在一定程度上被等離子體消耗。等離子體作為第二能量存在于工作表面，使得熔融深度變淺，熔池表面變寬。通過增加電子與離子和中性原子的三體碰撞，增加電子的復(fù)合速度，降低等離子體中的電子密度。中性原子越輕，碰撞頻率越高，復(fù)合速度越高。另一方面，只有電離能高的保護(hù)氣體不會(huì)因氣體自身的電離而增加電子密度。真空擴(kuò)散焊接加工方法有哪些種類的工藝

鋰電池激光焊接線

透鏡焦距

焊接時(shí)使用通常聚焦方式聚光激光，通常選擇63~254mm（2.5“～10”）焦距的透鏡。焦點(diǎn)的大小與焦距成正比，焦距越短，焦點(diǎn)越小。但是，焦距的長(zhǎng)度短也會(huì)影響焦深。即，由于焦深隨著焦距的同步而增加，所以短焦距能夠提高功率密度，但由于焦深小，因此必須正確地維持透鏡和工件的間隔，熔融深度也不大。實(shí)際焊接中使用的最短焦深受焊接中產(chǎn)生的濺射和激光模式的影響，因此焦距為126mm（5）較多。如果接縫較大或需要通過增加點(diǎn)尺寸來增加焊接，則可以選擇具有254mm（10英寸）焦距的透鏡，在這種情況下，需要更高的激光輸出功率（功率密度）來實(shí)現(xiàn)深熔孔效應(yīng)。

激光功率超過2kW時(shí)，特別是10.6μm的CO2激光束由于使用特殊的光學(xué)材料構(gòu)成光學(xué)系統(tǒng)，為了避免聚焦透鏡被光學(xué)破壞的危險(xiǎn)，經(jīng)常選擇反射聚焦方法，一般使用研磨銅鏡作為反射鏡。為有效冷卻，建議用于高功率激光束聚焦。

焦點(diǎn)位置

在焊接過程中，焦點(diǎn)位置對(duì)于保持足夠的功率密度是重要的。焦點(diǎn)和工件表面相對(duì)位置的變化直接影響焊縫的寬度和深度。圖2-6表示焦點(diǎn)位置對(duì)1018鋼的熔融深度和狹縫寬度的影響。

對(duì)于大多數(shù)激光焊接應(yīng)用，焦點(diǎn)位置通常設(shè)定為工件表面下約所需熔深的1/4。

激光束位置

當(dāng)激光焊接不同材料時(shí)，激光束位置控制焊縫的最終質(zhì)量，特別是在接合接頭的情況下比接合接頭的情況更敏感。例如，在將淬火鋼齒輪焊接到低碳鋼鼓輪上時(shí)，精確控制激光束位置有利于生成主要由低碳成分構(gòu)成的焊道，該焊道具有較好的耐裂紋性。在一些應(yīng)用情況下，焊接工件的幾何形狀需要激光束的偏轉(zhuǎn)角度，如果光束軸線與接頭平面之間的偏轉(zhuǎn)角度在100度以內(nèi)，則不影響工件對(duì)激光能量的吸收。

焊接開始、終端點(diǎn)激光功率漸增、漸減控制

在激光深熔焊接的情況下，無論焊縫的深度如何，小孔現(xiàn)象總是存在。焊接過程結(jié)束，電源開關(guān)斷開時(shí)，焊接端子會(huì)產(chǎn)生凹坑。另外，當(dāng)激光焊接層覆蓋原來的焊道時(shí)，有時(shí)會(huì)過度吸收激光束，焊接部件過熱或產(chǎn)生氣孔。

為了防止上述現(xiàn)象的發(fā)生，為了能夠調(diào)整電力開始和結(jié)束時(shí)間，可以制作電力開始和停止時(shí)間的程序。也就是說，開始功率可以通過電子學(xué)方法在短時(shí)間內(nèi)從零上升到設(shè)定功率值，調(diào)整焊接時(shí)間，最后在焊接結(jié)束時(shí)從設(shè)定功率逐漸下降到零值。