激光焊接机之激光焊接技术

       激光束高亮度、方向性好，单色性好，人们首先想到的是它可以熔化金属、切割钢板，自然也就想到激光焊接。作为一种高能量密度的热源，激光束由于其潜的优势，使其在焊接 领域得到了迅速的发展和应用，已逐渐成为传统焊接技术的补充和发展，对其工艺方法的深入研究可为其在国内的应用建立良好的基础。由于激光束本身的特点，使之成为未来制造系统共同的加工手段。

（一）激光焊接原理以及特点

        激光焊接原理根据激光焊时焊缝的形成特点，可以把激光焊分为热导焊和深熔焊。前者使用激光功率低，熔池形成时间长，且熔深浅，多用于小型零件的焊接；后者的功率密度高，激光辐射区金属熔化速度快，在金属熔化的同时伴有强烈的汽化，能获得熔深较大的焊缝，焊缝的深宽比比较大，可达12:1.

小孔效应

       材料表面发生汽化而形成小孔，孔内金属蒸汽压力与四周液体的静力和表面张力形成动态平衡，激光可以通过孔中直射到孔底。这种现象称为小孔效应（Keyhole Effect）。小孔的作用和黑体一样，能将射入的激光能量完全吸收，使包围着这个孔腔的金属熔化。孔壁外液体的流动和壁层的表面张力与孔腔内连续产生的蒸汽压力相持并保持动态平衡。

小孔效应原理图

二）激光焊接优点

1.焦点光斑小，功率密度高，能焊接高熔点、高强度的合金材料。

2.不需使用电极，没有电极污染或受损的顾虑。且因不属于接触式 焊接制程，机具的耗损及变形接可降至最低。

3.激光焊接自动化程度高，可以用计算机进行控制，焊接速度快，功效高，可进行任何复杂形状的焊接。

4.激光焊接热影响区小，材料变形小，无需后续工序。

5.处理工件可放置在封闭的空间。

6.激光焊接与电子束加工相比较，不需要严格的真空设备系统，操作方便，不受磁场所影响（电弧焊接及电子束焊接则容易），能精确的对准焊件。

7.激光束易于导向、聚焦，实现各方向变换。生产效率高，加工质量稳定可靠，经济效益和社会效益好。

（三）激光焊接的分类

根据激光对工件的工作方式或激光束输出方式不同，可以把激光焊接分为脉冲激光焊接和连续激光焊接。

根据实际作用在工件上的功率密度或激光焊接时焊缝的形成特点，又可以把激光焊接分为热传导焊接和深熔焊接两类。

脉冲激光焊加热斑点微小，每个激光脉冲在金属上形成一个焊点，要用于微型、精密元件和微电子元件的焊接。

热传导焊接激光辐射加热工件表面，表面热量通过热传导向内部扩散，通过控制激光脉冲的宽度、能量、峰功率和重复频率等激光参数，使工件熔化，形成特定的熔池。其特点加热速度快、焊点小、焊缝窄、热影响区小，因而变形小，精度高，质量好。用于汽车飞机等有代表性的工业制造部门中。 接头形式有对接、搭接、端接、角接等。

（四）激光焊国内外发展状况  

       20世纪80年代中期，激光焊接作为新技术在欧洲、美国、日本得到了广泛的关注。1985年德国蒂森钢铁公司与德国大众汽车公司合作，在Audi100车身上成功采用了全球第一块激光拼焊板。90年代欧洲、北美、日本各大汽车生产厂开始在车身制造中大规模使用激光拼焊板技术。目前，无论实验室还是汽车制造厂的实践经验，均证明了拼焊板可以成功地应用于汽车车身的制造。

       最后，在中国，激光产业的未来发展方向，应是实现激光产业与传统产业的紧密结合，用先进的激光制造技术改造传统产业， 不仅提升着传统产业的发展， 同时也借助传统产业的优势， 使自身取得广阔的发展空间。希望不久的将来中国能在激光焊接方向站在世界的顶端，研究并生产出性能更优良的设备。