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介紹了激光焊接的工藝參數(shù)和工藝方法~

激光焊接工藝參數(shù)

1、 功率密度

功率密度是激光加工中最關(guān)鍵的參數(shù)之一。使用較高的功率密度，表面可以在微秒內(nèi)加熱到沸點(diǎn)，產(chǎn)生大量的蒸發(fā)。因此，高功率密度有利于材料的去除，如沖孔、切割和雕刻。對(duì)于較低的功率密度，表面溫度需要幾毫秒才能達(dá)到沸點(diǎn)。在表面蒸發(fā)前，底部達(dá)到熔點(diǎn)，容易形成良好的熔化焊接。因此，在傳導(dǎo)激光焊接中，功率密度在范圍內(nèi)104~106W/cm2。

2、 

激光脈沖波形是激光焊接中的一個(gè)重要問題，尤其是薄片焊接。當(dāng)高強(qiáng)度激光束射入材料表面時(shí)，金屬表面就會(huì)出現(xiàn)60~98%的激光能量反射損失，反射率隨表面溫度而變化。金屬反射率在激光脈沖作用期間變化很大。

3、 激光脈沖寬度

脈寬是脈沖激光焊接的重要參數(shù)之一。它不僅是不同于材料去除和材料熔化的重要參數(shù)，也是決定加工設(shè)備成本和體積的關(guān)鍵參數(shù)。

4、離焦對(duì)焊接質(zhì)量的影響

激光焊接通常需要離開文章1，因?yàn)榧す饨裹c(diǎn)光斑中心的功率密度太高，容易蒸發(fā)成孔。在離開激光焦點(diǎn)的平面上，功率密度分布相對(duì)均勻。

離焦有兩種方法：正離焦和負(fù)離焦。焦平面位于工件上方，為正離焦，反之亦然。根據(jù)幾何光學(xué)理論，當(dāng)正負(fù)離相等時(shí)，相應(yīng)平面上的功率密度幾乎相同，但實(shí)際上獲得的熔池形狀不同。負(fù)離焦可獲得更大的熔深，這與熔池的形成過程有關(guān)。實(shí)驗(yàn)表明，激光加熱50~200us材料開始熔化，形成液相金屬，問分蒸發(fā)，形成市壓蒸汽，以極高的速度噴射，發(fā)出耀眼的白光。同時(shí)，高濃度的汽體將液相金屬移動(dòng)到熔池的邊緣，并在熔池的中心形成凹陷。當(dāng)負(fù)離焦時(shí)，材料的內(nèi)部功率密度高于表面，容易形成更強(qiáng)的熔化和蒸發(fā)，使光能傳遞到材料的深度。因此，在實(shí)際應(yīng)用中，當(dāng)需要較大的熔深時(shí)，采用負(fù)離焦；焊接薄材料時(shí)，應(yīng)采用正離焦。

激光焊接工藝方法

1、片間焊接。包括對(duì)焊、端焊、中心穿透熔化焊、中心穿孔熔化焊等四種工藝方法。

2、絲與絲的焊接。包括絲與絲對(duì)焊、交叉焊、平行搭接焊、T型焊等四種工藝方法。

3、金屬絲與塊狀元件的焊接。激光焊接可成功實(shí)現(xiàn)金屬絲與塊狀元件的連接，塊狀元件的尺寸可任意。焊接時(shí)應(yīng)注意絲狀元件的幾何尺寸。

4、焊接不同的金屬。焊接不同類型的金屬應(yīng)解決焊接性能和焊接參數(shù)的范圍。只有一些特定的材料組合才能使不同材料之間的激光焊接。

激光釬焊 

部分元件的連接不應(yīng)采用激光熔焊，但可以采用激光作為熱源進(jìn)行軟釬焊和硬釬焊，也具有激光熔焊的優(yōu)點(diǎn)。釬焊的方法有很多種，其中激光軟釬焊主要用于印刷電路板的焊接，特別是組裝技術(shù)。與其他方法相比，激光軟釬焊具有以下優(yōu)點(diǎn)：

1、由于局部加熱，元件不易造成熱損傷，熱影響面積小，可在熱敏元件附近進(jìn)行軟釬焊。

2、無需任何輔助工具，可在雙面印刷電路板上加工雙面元件。

3、重復(fù)操作穩(wěn)定性好。焊劑對(duì)焊接工具污染小，激光照射時(shí)間和輸出功率控制方便，激光釬焊成品率高。

4、激光束易于分光，時(shí)間和空間可以用半透鏡、反射鏡、棱鏡、掃描鏡等光學(xué)元件分割，可以實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)對(duì)稱焊接。

5、波長(zhǎng)多用于激光釬焊1.06um激光作為熱源，可以用光纖傳輸，因此可以在傳統(tǒng)方式不易焊接的部位加工，具有良好的靈活性。

6、聚焦性好，易于實(shí)現(xiàn)多工位裝置的自動(dòng)化。

激光深熔焊

1、冶金工藝及工藝?yán)碚?/p>

激光深熔焊冶金的物理工藝與電子束焊非常相似，即能量轉(zhuǎn)換機(jī)制是通過小孔結(jié)構(gòu)完成的。材料在足夠高的功率密度光束下蒸發(fā)形成小孔。

這個(gè)充滿蒸汽的小孔就像一個(gè)黑色的身體，幾乎所有的能量都被吸收到射線中，孔腔內(nèi)的平衡溫度約為2.5萬度。熱量從高溫孔腔的外壁傳遞出來，使周圍孔腔的金屬熔化?？變?nèi)充滿了光束照射下壁材料連續(xù)蒸發(fā)產(chǎn)生的高溫蒸汽，孔周圍是熔融金屬，液體金屬周圍是固體材料?？妆谕獾囊后w流動(dòng)和壁表面張力與孔腔內(nèi)連續(xù)產(chǎn)生的蒸汽壓力保持一致，并保持動(dòng)態(tài)平衡。光束繼續(xù)進(jìn)入孔，孔外的材料繼續(xù)流動(dòng)。隨著光束的移動(dòng)，孔總是處于流動(dòng)的穩(wěn)定狀態(tài)。也就是說，孔周圍的熔融金屬隨著前導(dǎo)光束的前進(jìn)速度向前移動(dòng)，熔融金屬填充了孔移除后留下的間隙，然后冷凝，形成焊縫。

2、影響因素

影響激光深熔焊的因素包括：激光功率、激光束直徑、材料吸收率、焊接速度、氣體保護(hù)、透鏡焦長(zhǎng)、焦點(diǎn)位置、激光束位置、激光功率逐漸升降控制。

3、激光深熔焊的特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)

特點(diǎn)：（1）高深寬比。由于熔融金屬在圓柱形高溫蒸汽腔周圍形成并延伸到工件，焊縫變得又深又窄。（2）最小熱輸入。由于源腔溫度高，熔化過程發(fā)生得非常快，輸入工件的熱量非常低，熱變形和熱影響區(qū)域非常小。（3）高致密性。由于充滿高溫蒸汽的小孔有利于熔融池的混合和氣體的逸出，導(dǎo)致無氣孔的熔化和焊接。焊接后的高冷卻速度很容易細(xì)化焊縫組織。（4）強(qiáng)化焊縫。（5）精確控制。（6）非接觸、大氣焊接工藝。

優(yōu)點(diǎn)：（1）由于聚焦激光束的功率密度遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)方法，焊接速度快，熱影響區(qū)和變形小，鈦、石英等難焊材料也可焊接。（2）由于光束易于傳輸和控制，不需要經(jīng)常更換焊炬和噴嘴，顯著減少了停機(jī)輔助時(shí)間，因此負(fù)荷系數(shù)和生產(chǎn)效率較高。（3）由于純化效果和冷卻速度高，焊縫強(qiáng)，綜合性能高。（4）由于熱輸入平衡低，加工精度高，可以降低再加工成本。此外，激光焊接的旋轉(zhuǎn)成本也相對(duì)較低，可以降低生產(chǎn)成本。（5）易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，可有效控制光束強(qiáng)度和精細(xì)定位。

4、激光深熔焊設(shè)備

激光深熔焊通常選擇連續(xù)波CO2該激光器能保持足夠高的輸出功率，產(chǎn)生小孔效應(yīng)，熔化整個(gè)工件截面，形成強(qiáng)大的焊接接頭。

就激光器本身而言，它只是一種平行光束，可以產(chǎn)生良好的熱源和方向光束。如果將其引導(dǎo)并有效處理到工件中，其輸入功率具有很強(qiáng)的相容性，可以更好地適應(yīng)自動(dòng)化過程。

為了有效地進(jìn)行焊接，激光和其他必要的光學(xué)、機(jī)械和控制部件共同形成了一個(gè)大型焊接系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括激光器、光束傳輸部件、工件的裝卸和移動(dòng)裝置，以及控制裝置。該系統(tǒng)可以簡(jiǎn)單地由操作員手動(dòng)處理和固定，也可以包括自動(dòng)裝卸、卸載、固定、焊接和檢查。該系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)和實(shí)施要求是獲得滿意的焊接質(zhì)量和高生產(chǎn)效率。