激光焊接（jiē）是激光加工技術應（yīng）用（yòng）的一個重要方（fāng）麵，也是21世紀最引人注目和發展前景的（de）焊接技術。相對於傳統的焊接，激光焊接有許多優點，焊接質（zhì）量更高，效率更高。近年來（lái），激光焊接技術在製造業、粉末冶（yě）金、汽車、電子、生物醫學等領域得到了廣泛的應（yīng）用。

    激光器焊（hàn）接原理

    激光焊接（jiē）屬於熔融焊，采用激光束作為焊接熱源，其焊（hàn）接原理（lǐ）是：通（tōng）過特定的方法激發活性介質（zhì），使其在腔體內來回震蕩，然（rán）後轉換為受激輻射光束，當光束與工件（jiàn）互（hù）相（xiàng）接觸時，其能量就被工件吸（xī）收，當溫度高（gāo）達材料的熔點時，就可以（yǐ）進行（háng）焊（hàn）接。

    △激光焊（hàn）接原理。

    根（gēn）據熔池形成機理劃分，激光焊（hàn）接具有（yǒu）兩種基本的焊接機理：熱傳導焊接和深熔(小孔)焊。焊（hàn）接過程中產生的熱量通過熱傳導（dǎo）擴散到（dào）工件內，使焊縫表麵熔化（huà），基本無汽（qì）化（huà）現象，在低速薄壁件的焊接中經常使用（yòng）。深熔焊（hàn）接（jiē）時，材料蒸發，形成了大量的等離子體，熔（róng）池前部出現小孔現（xiàn）象。深熔焊接可以徹底地焊透工件，且輸入能量大，焊接速度快（kuài），是目前應用最廣（guǎng）泛的激光焊接方式。
    主要工（gōng）藝參數的（de）激光（guāng）焊接。

    對激光焊接質量有（yǒu）影響的工（gōng）藝參數有功率密度（dù）、脈衝波形、離焦量、焊接速度、輔助吹（chuī）保護氣等。

    激光器的功率密度。

    在激光加工中，功率（lǜ）密度（dù）是一個非常重要的參數。使用更高的功率密度，在微秒範圍內（nèi），表（biǎo）麵層可加熱（rè）至沸點，並產生大量汽化。所（suǒ）以，高功率密度對材料的去除加工，如打孔、切割、雕刻都非常有利。對低功率密度而言，達到沸點的表麵溫（wēn）度需要經（jīng）曆幾毫秒，而在表層蒸發之前（qián）達到熔點，容易形成（chéng）良好的熔融焊（hàn）接。結果表明，在熱傳導激光焊（hàn）接中，其功率密度範圍為104~106W/cm2。

    2激光脈衝波形。

    脈衝波形是區分材料去除和材料熔化的重要參數，同時也是確定加工設備體積和成（chéng）本的關鍵參數。高強激光束（shù）射到材料（liào）表麵後，材料表麵會有60~90%的（de）反射激光能量損失（shī），尤其是（shì）金、銀、銅、鋁、鈦等材料（liào）反射強（qiáng）、熱（rè）傳（chuán）導快。在激光脈衝信號過程中，金屬的反射率隨時間變化。隨著材料表麵溫度的升高，反射率急劇下降，當表麵在熔化狀態時（shí），反射率穩定於一定的值（zhí）。
    ▲不同材料（liào）激光焊接（jiē）脈衝波形。

    激光器的脈衝寬度（dù）。

    脈衝激光焊接（jiē）的一個（gè）重要參數是脈寬。熔深和熱影響分區決定脈寬，寬度越長熱影響區越大，熔（róng）深也就越大，而寬度則是1/2次方。但是，由（yóu）於脈寬的增加會降低了峰值功率，所以增加脈寬通常用於導熱焊接，形成的焊縫尺（chǐ）寸較大（dà），尤其適用（yòng）於薄板、厚板的搭（dā）接。但較低的峰值功率會（huì）導致過多的熱輸入，每一種材料都有一個最佳的脈衝寬度，使熔深達到最（zuì）大（dà）。

    四離焦（jiāo）

    由（yóu）於光斑中心功率（lǜ）密度太大，激光焊接時往往需要一（yī）定的離（lí）焦量，容易蒸發成孔。在離焦平麵（miàn）處，能量密度分布比較均勻（yún）。

    有兩種方法離焦：

    正離焦和負（fù）離焦。焦（jiāo）麵位於工件（jiàn）上的焦麵呈正離（lí）焦距相反。按照幾何光學（xué）理論，當正離焦麵和焊麵距離相等時，相應平麵上的（de）功率密度基本相同，但實際得到的熔池形狀有一（yī）定的差別。負向（xiàng）焦化可以獲得較大的熔深，這與熔池的形成過程有（yǒu）關。

    5焊接速度。

    焊速決定著（zhe）焊接表麵質量、熔深、熱影響範圍等。焊速的加快會影響單位（wèi）時間內的熱輸入量（liàng），焊接速度太慢，則會產（chǎn）生大量（liàng）的熱能，導致焊接速度過快，造成焊接過程中熱輸入過少，造成工件焊不（bú）透。為了提（tí）高熔深，通常（cháng）采用降低焊接速度的方法。

    6.輔助吹保護氣。

    在高功率激光焊（hàn）接中，輔助吹氣是一項必不可少（shǎo）的（de）工藝。為防止金屬材料濺射而汙（wū）染聚焦鏡；另一方麵（miàn），防止（zhǐ）在焊（hàn）接過程中產生的等離子體過度聚焦，阻止激光到（dào）達材料表麵。在激光焊接過程中，通常采用氦氣、氬氣和氮氣來保護熔池，以（yǐ）防止工件的氧化（huà）。由於（yú）保護性氣體種類、風量、吹（chuī）風角等（děng）因素對焊接結果有很大影響，不同的吹（chuī）吹方式對焊接質量也有一定的（de）影響。

    氦不容易被電離(電離能量較高)，能（néng）讓激光順利穿過，而能量不受阻礙地直（zhí）接（jiē）到達工件表（biǎo）麵。這（zhè）種激光焊接時使用的最有效的保護氣體，但價格較貴（guì）。

    氬相對（duì）便宜，密度大，因此防護效果更好。但是它易受高溫等離子體電離，導致其部分光束射到工件上，降低了焊接（jiē）的有（yǒu）效激（jī）光功率，使熔深和速度降低。與氦氣保護相（xiàng）比（bǐ），使用氬氣保護（hù）的焊件表麵來得平滑。

    氮是最便宜（yí）的保護氣（qì）體，但不適合於某些類型（xíng）的不鏽鋼焊接，這主要是因為冶金學方麵的問題（tí），例如吸收，有時在搭接區域形成氣（qì）孔。

    作為一種新的焊接技術，激光焊接技術具有能量密度高、速度快、精度高、深度穿透、適應性強等特點，其應用範圍越來越廣（guǎng），不僅可以提高生產效率，也（yě）可以提高（gāo）焊接質量，激光焊（hàn）接技術必將（jiāng）在材料加工領域發揮更大的作用。