杏彩体育:激光焊接工艺参数有哪些？

　　激光焊接质量很大程度上取决于激光焊接时所选用的工艺参数和工艺方法，激光能量、斑点尺寸、光束模式、偏振、波长、保护气体成分和保护方式流速、表面状况及材料成分、接头形式、几何尺寸、间隙、焊接速度聚焦位置因素影响激光焊接过程。

　　功率密度是激光焊接中最重要的参数之一。功率密度过高会造成材料的气化，热传导激光焊接功率密度的范围在10~105 W /cm2。激光束照射到材料表面时，一部分从材料表面反射，一部分透人材料内被材料吸收，透人材料内部的光通量对材料起加热作用。不同材料对不同波长光波的吸收与反射，有着很大的差别。一般而言，导电率高的金属材料对光波的反射率也高，表面光亮度高的材料其反射率也高。因此实际应用中,功率密度的选取取决于材料本身的特性。除此之外尚需考虑焊接的具体要求，如薄壁材料焊接(0.01~0.1 mm)，要求工件的任何位置不允许温升超过沸点，否则易使焊点成孔,功率密度不可太高。厚材料的穿透焊中(0.5 mm)，为达到一定熔深，表面应维持在熔沸点之间,功率密度可相应高一些。功率密度通常通过电源的电流或电压、脉宽、频率等参数来调节。

　　经过聚焦的激光束应使零件焊接面位于焦深范围内。此时激光功率密度最高，激光焊接效果最好，一般通过调节聚焦简来观察在激光与金属作用时产生的火花聆听发出的声音来识别零件表面是否在焦深范围内。有时为了达到特殊焊接效果,可通过正离焦和负离焦来实现浅焊和深焊。激光焊接通常需要一定的离焦量，因为激光焦点处光斑中心的功率密度过高，容易蒸发成孔。离焦方式有两种一正 离焦和负离焦，焦点在待加工表面以，上时为正离焦，焦点在待加工表面以下时为负离焦。离开激光焦点的各平面上，功率密度分布相对均匀。通过调整离焦量，可以选择光束的某一截面使其能量密度适合于焊接，所以调整离焦量是调整能量密度的方法之一。负离焦可以提高熔深，对熔深要求不高时最好用正离焦。当然，离焦量越大,焊缝也越宽。

　　其他参数都相同的条件下，增加激光功率可提高焊接速度，增大焊接熔深。激光功率、焊接速度与焊接熔深紧密相连。

　　随焊接速度的增加,熔池流动方式和尺寸将会改变。低速下熔池大而宽，且易产生下塌,此时,熔化金属的量较大，金属熔池的重力太大，表面张力难以维持处于焊缝中的熔池，而从焊缝中间滴落或下沉，在表面形成凹坑。高速焊接时，匙孔尾部原来朝向焊缝中心强烈流动的液态金属由于来不及重新分布，便在焊缝两侧凝固，形成咬边缺陷。在大功率下形成较大熔池时，高速焊接同样容易在焊缝两侧留下轻微的咬边,但是在熔池波纹线的中心会产生一定压力。

　　激光焊接过程可以在空气环境中进行，不使用保护气体,不需要真空,很多情况下可以获得很好的焊接效果。但一些对焊接 工艺要求严格的场合，如要求焊缝美观、密封、无氧化痕迹的产品,或者是易于氧化难于焊接的铝合金材料,在焊接过程中就必须施加保护气体。一种方法是使用密闭的氮气室或真空箱，室内充满氮气，激光通过玻璃照射到工件上，这种方法较烦琐。还有一种方法是利用喷嘴结构吹出一定压力、流量、流速的保护气体作用到焊缝区域,使熔化的金属不与空气中的氧气接触,保证得到高质量的焊缝。保护气体除防止氧化外，还有一个作用就是吹掉焊接过程中产生的等离子体火焰，等离子体火焰对激光有吸收、散射作用，影响焊接效果。

　　在激光焊接时，金属材料表面瞬间达到熔化温度，此时金属材料表面与空气中的氧发生剧烈反应而形成氧化层。为降低氧化作用,用适量的惰性气体吹拂焊接表面，使焊接表面瞬间与氧气隔离,达到提高质量的效果。

　　保护气体常用的有氮气、氩气、氦气。氦气成本最高，但其防氧化效果好，且电离度小，不易形成等离子体。氩气的防氧化效果也好,但是它易电离，一般如铝、钛等活泼性金属用氨气做保护气，而将氩气和氦气按-定比例混合使用效果更好。氮气成本最低，一般用于不锈钢的焊接。在要求高度密封,焊接漏气率很低的工件时，最好使用氢气。

　　当激光脉冲频率较低而焊接速度较高时,形成点焊，也就是说，相邻焊接斑点间首尾不能相接。由于焊接斑点直径是一定的，所以只有当激光脉冲频率与焊接速度相匹配时，才能形成满焊。近似公式如下:

　　脉冲宽度是激光焊接中重要的参数之一,它是区别于材料去除和材料熔化的重要参数，通常根据熔深和热影响区要求确定脉冲宽度。激光焊接的脉冲必须大于1ms,否则成为打孔。同一种金属焊接时，在其他条件相同时，其穿人深度与脉宽有关，脉宽越大，则穿人深度越大，热影响区也越大。

　　对波长为1064 nm的激光束,大多数材料初始反射率较高，能将激光束的大部分能量反射回去,因此常采用带有前置尖峰的激光输出波形，利用开始出现的尖峰迅速改变表面状态。在实际焊接中可针对不同焊接特性的材料灵活地调整脉冲波形。对金，银、铜、铝等反射强、传热快的材料，宜采用带有前置尖峰的激光波形。对于钢及其类似金属，如铁、镍、铝、钛等黑色金属,其表面反射率较有色金属的低，宜采用较为平坦的波形或平顶波，如对易脆材料可以采用能量缓慢降低的脉冲波形，减慢冷淬速度。

　　热传导焊接中,激光器发出重复频率激光脉冲，每个激光脉冲形成一个熔斑， 焊件与激光束相对移动速度决定了熔斑的重叠率,一系列熔斑形成鱼鳞纹似的漂亮焊缝。一般根据生产率即焊接速度的要求选择激光重复频率。在激光密封焊接中，重叠率要求在70%以上。

　　焊接过程中尤其是在焊接快结束的时候，调整能量下降时间和下降速度是一种非常好的控制方法，可以使匙孔坍塌引起的局部咬边降到最低程度。典型的能量上升可以在0.0~0.2 S内将激光功率从较低值升高到所需功率,在工件或激光束移动过程中打开光闸可使能量上升在零过渡时间内完成，输出的激光功率就是焊接功率。典型的能量下降可以在0.3~0.5 S内将激光能量从焊接功率降到较低值。要获得理想的匙孔坍塌形状，就要有足够长的能量下降时间,不过要注意尽可能减少焊接热循环时间。