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激光焊接工艺详解 随着科学技术的发展， 近年来出现了激光焊接。 那么什么是激光焊接呢？激光焊 接的特点与优点又有哪些呢？ 下图是激光焊接的工作原理： 首先，什么是激光？世界上的第一个激光束于 1960 年利用闪光灯泡激发红宝石 晶粒所产生，因受限于晶体的热容量，只能产生很短暂的脉冲光束且频率很低。 虽然瞬间脉冲峰值能量可高达 106 瓦，但仍属于低能量输出 . 激光技术采用偏光镜反射激光产生的光束使其集中在聚焦装置中产生巨大能量 的光束，假如焦点靠近工件， 工件就会在几毫秒内熔化和蒸发， 这一效应可用于 焊接工艺高 功率 CO2及高功率 YAG激光器的出现，开辟了激光焊接的新领域。 激光焊接设备的关键是大功率激光器， 主要有两大类， 一类是固体激光器， 又称 Nd:YAG激光器。 Nd （钕）是一种稀土族元素， YAG代表钇铝柘榴石，晶体结构 与红宝石相似。Nd:YAG激光器波长为 1.06 μm，主要优点是产生的光束可以通 过 光纤传送，因此可以省往复杂的光束传送系统， 适用于柔性制造系统或远程加工， 通常用于焊接精度要求比较高的工件。汽车产业常用输出功率为 3-4 千瓦的 Nd:YAG激光器。另一类是气体激光器， 又称 CO2激光器，分子气体作工作介质， 产生均匀为 10.6 μm的红外激光，可以连续工作并输出很高的功率，标 准激光 功率在 2-5 千瓦之间。 与其它传统焊接技术相比，激光焊接的主要优点是： 1、速度快、深度大、变形小。 2、能在室温或特殊条件下进行焊接，焊接设备装置简单。例如，激光通过电磁 场，光束不会偏移；激光在真空、空气及某种气体环境中均能施焊，并能通过玻 璃或对光束透明的材料进行焊接。 3、可焊接难熔材料如钛、石英等，并能对异性材料施焊，效果良好。 4 、激光聚焦后，功率密度高，在高功率器件焊接时，深宽比可达 5：1，最高可 达 10：1。 5、可进行微型焊接。激光束经聚焦后可获得很小的光斑，且能精确定位，可应 用于大批量自动化生产的微、小型工件的组焊中。 6、可焊接难以接近的部位，施行非接触远间隔焊接，具有很大的灵活性。尤其 是近几年来， 在 YAG激光加工技术中采用了光纤传输技术， 使激光焊接技术获得 了更为广泛的推广和应用。 7、激光束易实现光束按时间与空间分光， 能进行多光束同时加工及多工位加工， 为更精密的焊接提供了条件。 但是，激光焊接也存在着一定的局限性： 1、要求焊件装配精度高，且要求光束在工件上的位置不能有明显偏移。这是由 于激光聚焦后光斑尺雨寸小， 焊缝窄， 为加填充金属材料。 若工件装配精度或光 束定位精度达不到要求，很轻易造成焊接缺陷。 2、激光器及其相关系统的成本较高，一次性投资较大。 激光焊接的工艺参数 1 功率密度 功率密度是激光加工中最关键的参数之一。 采用较高的功率密度， 在微秒时间范 围内，表层即可加热至沸点，产生大量汽化。因此，高功率密度对于材料去除加 工，如 打孔、切割、雕刻有利。对于较低功率密度，表层温度达到沸点需要经 历数毫秒，在表层汽化前，底层达到熔点，易形成良好的熔融焊接。因此，在传 导型激光焊接 中，功率密度在范围在 104~106W/cm2。? 2 激光脉冲波形 激光脉冲波形在激光焊接中是一个重要问题， 尤其对于薄片焊接更为重要。 当高 强度激光束射至材料表面，金属表面将会有 60~98%的激光能量反射而损失掉， 且反射率随表面温度变化。在一个激光脉冲作用期间内，金属反射率的变化很 大。 ? 3 激光脉冲宽度 脉宽是脉冲激光焊接的重要参数之一，