1、第一章：第一章： 激光焊接激光焊接 1.5、激光焊工藝和參數、激光焊工藝和參數第第1章章 激光焊接激光焊接 激光焊的焊接工藝可以分為兩種：脈沖激光焊延續激光焊延續激光焊所運用的焊接設備普通為CO2激光器。第第1章章 激光焊接激光焊接 5.1 脈沖激光焊概述脈沖激光焊概述 v1. 脈沖激光焊特點：脈沖激光焊特點：v 脈沖激光焊與點焊類似，脈沖激光焊加脈沖激光焊與點焊類似，脈沖激光焊加熱斑點很小，約為微米數量級，每一個激光熱斑點很小，約為微米數量級，每一個激光脈沖在金屬上構成一個焊點。脈沖在金屬上構成一個焊點。v2. 脈沖激光焊工藝的決議要素：脈沖激光焊工藝的決議要素：v 脈沖激光焊的焊接工藝普通

2、根據金屬的脈沖激光焊的焊接工藝普通根據金屬的性能，需求的熔深和焊接方式來決議激光的性能，需求的熔深和焊接方式來決議激光的功率密度，脈沖寬度和波形。功率密度，脈沖寬度和波形。第第1章章 激光焊接激光焊接 v3. 脈沖激光焊用途：脈沖激光焊用途：v 脈沖激光焊主要用于微型、精細元件和一些脈沖激光焊主要用于微型、精細元件和一些微電子元件的焊接，它是以點焊或者由焊點搭接而微電子元件的焊接，它是以點焊或者由焊點搭接而成的焊縫方式進展的。脈沖激光焊特別適用于微型成的焊縫方式進展的。脈沖激光焊特別適用于微型件的點焊及延續焊，例如：薄片與薄片之間的焊接、件的點焊及延續焊，例如：薄片與薄片之間的焊接、薄膜的焊接

3、、絲與絲之間的焊接、以及、密封焊接。薄膜的焊接、絲與絲之間的焊接、以及、密封焊接。v 由于脈沖激光焊所用激光器輸出的平均功率由于脈沖激光焊所用激光器輸出的平均功率低，焊接過程中輸入工件的熱量小，因此單位時間低，焊接過程中輸入工件的熱量小，因此單位時間內所能焊合的面積也小，可以用于薄片內所能焊合的面積也小，可以用于薄片(0.1mm左左右右)，薄膜，薄膜(幾微米至幾十微米幾微米至幾十微米)，金屬絲，金屬絲(直徑可以小直徑可以小于于0.02mm)的焊接，也可以進展一些零件的封裝焊。的焊接，也可以進展一些零件的封裝焊。第第1章章 激光焊接激光焊接 v4. 用于激光脈沖焊的激光器：用于激光脈沖焊的激光器

4、：v 常用于激光脈沖焊的激光器有紅寶石、常用于激光脈沖焊的激光器有紅寶石、釹玻璃和釹玻璃和YAG等幾種。常用于激光脈沖焊的等幾種。常用于激光脈沖焊的激光器有紅寶石、釹玻璃和激光器有紅寶石、釹玻璃和YAG等幾種。等幾種。第第1章章 激光焊接激光焊接 5.2 影響脈沖激光焊的要素影響脈沖激光焊的要素v1. 焊接加熱時的能量密度范圍焊接加熱時的能量密度范圍v激光是個高能量熱源，在焊接時要盡量防止焊點金激光是個高能量熱源，在焊接時要盡量防止焊點金屬的蒸發和燒穿，因此必需嚴厲控制它的能量密度，屬的蒸發和燒穿，因此必需嚴厲控制它的能量密度，使焊點溫度一直堅持高于熔點而低于沸點。金屬本使焊點溫度一直堅持高于

5、熔點而低于沸點。金屬本身的熔點和沸點之間的間隔越大，能量密度的范圍身的熔點和沸點之間的間隔越大，能量密度的范圍越寬，焊接過程越容易控制。越寬，焊接過程越容易控制。v控制光束能量密度的主要方法有：調整輸入能量，控制光束能量密度的主要方法有：調整輸入能量，調整光斑大小，改動光斑中的能量分布，改動脈沖調整光斑大小，改動光斑中的能量分布，改動脈沖寬度和衰減波的陡度。寬度和衰減波的陡度。第第1章章 激光焊接激光焊接 v2. 反射率反射率v反射慮的大小闡明了一種波長的光有多少比率的能反射慮的大小闡明了一種波長的光有多少比率的能量被母材吸收，有多少比率的能量被反射而損失。量被母材吸收，有多少比率的能量被反射

6、而損失。大多數金屬在激光開場照射的時，能將激光束的大大多數金屬在激光開場照射的時，能將激光束的大部分能量反射回去，所以焊接過程開場的瞬間，需部分能量反射回去，所以焊接過程開場的瞬間，需求較高功率的光束，而當金屬外表開場熔化和氣化求較高功率的光束，而當金屬外表開場熔化和氣化后，其反射率將迅速降低，要相應的降低光束的能后，其反射率將迅速降低，要相應的降低光束的能量密度。量密度。v反射率與以下要素有關：反射率與以下要素有關：v溫度、激光束的波長、資料的直流電阻率、激光束溫度、激光束的波長、資料的直流電阻率、激光束的入射角、資料的外表形狀等要素。的入射角、資料的外表形狀等要素。第第1章章 激光焊接激光

7、焊接 v詳細的影響是：詳細的影響是：v溫度越高，反射率越低。當接近沸點時，反射率降溫度越高，反射率越低。當接近沸點時，反射率降低到低到10%左右。大多數金屬的反射率隨波長的添加左右。大多數金屬的反射率隨波長的添加而添加，但是波長的影響只在金屬熔化前產生，一而添加，但是波長的影響只在金屬熔化前產生，一旦金屬熔化，就不再產生影響。母材的直流電阻率旦金屬熔化，就不再產生影響。母材的直流電阻率越大，反射率越低。激光束的入射角越大，反射率越大，反射率越低。激光束的入射角越大，反射率越大。外表光潔度越高，反射率越大。但是，單單越大。外表光潔度越高，反射率越大。但是，單單從外表看粗糙的外表也不一定是良好的吸

8、收外表，從外表看粗糙的外表也不一定是良好的吸收外表，例如，對于例如，對于1.06m波長的激光束來說，粗糙外表波長的激光束來說，粗糙外表也能夠是一種散射的外表。也能夠是一種散射的外表。第第1章章 激光焊接激光焊接 v3. 焊接時的穿入深度焊接時的穿入深度v脈沖激光焊接時，激光束本身對金屬的直接穿入深脈沖激光焊接時，激光束本身對金屬的直接穿入深度是有限的。傳熱熔化成形方式焊接的焊點最大穿度是有限的。傳熱熔化成形方式焊接的焊點最大穿入深度主要取決于資料的導溫系數，導溫系數大的入深度主要取決于資料的導溫系數，導溫系數大的穿入深度大，而導溫系數那么與傳熱系數成正比、穿入深度大，而導溫系數那么與傳熱系數成

9、正比、與密度和比熱容成反比。同一種金屬，其穿入深度與密度和比熱容成反比。同一種金屬，其穿入深度決議于脈沖寬度，脈沖寬度越大，那么穿入深度也決議于脈沖寬度，脈沖寬度越大，那么穿入深度也越大，但是脈沖寬度的下限應在越大，但是脈沖寬度的下限應在1ms以上，否那么以上，否那么有能夠成為打孔，而上限應在有能夠成為打孔，而上限應在10ms左右，最大熔深左右，最大熔深可達可達0.7mm。第第1章章 激光焊接激光焊接 v4. 聚焦性和離焦量聚焦性和離焦量v由于激光束的傳播方向可以成為非常窄的一束，對由于激光束的傳播方向可以成為非常窄的一束，對于焊接來說，就可以得到很小的焊點，這對微型焊于焊接來說，就可以得到很

10、小的焊點，這對微型焊件是非常重要的。隨著波長縮短、任務物質的直徑件是非常重要的。隨著波長縮短、任務物質的直徑增大，光束的發散角隨之變小，光束的寬窄相應變增大，光束的發散角隨之變小，光束的寬窄相應變窄，焊點尺寸減小。但是任務物質的直徑不能增大窄，焊點尺寸減小。但是任務物質的直徑不能增大太大，應該有一個適宜的范圍。另外光斑直徑的大太大，應該有一個適宜的范圍。另外光斑直徑的大小還可以經過縮短焦距而變小。經過離焦量可以調小還可以經過縮短焦距而變小。經過離焦量可以調理能量密度。理能量密度。第第1章章 激光焊接激光焊接 5.3 脈沖激光焊接工藝脈沖激光焊接工藝 v1. 薄片與薄片之間的焊接薄片與薄片之間的

11、焊接v厚度在厚度在0.2mm以上的薄片之間的焊接，可以是同種以上的薄片之間的焊接，可以是同種資料，也可以是異種資料，主要采取搭接方式。在資料，也可以是異種資料，主要采取搭接方式。在選擇參數的時候，主要思索上片資料的性質、片厚選擇參數的時候，主要思索上片資料的性質、片厚和下片的熔點。將厚度較小，熱分散率較大的金屬和下片的熔點。將厚度較小，熱分散率較大的金屬片作為下片其所需的脈沖寬度和總能量可適當小些。片作為下片其所需的脈沖寬度和總能量可適當小些。將沸點高而熔點與熔點間隔大的近世作為上片，其將沸點高而熔點與熔點間隔大的近世作為上片，其所要求的能量密度大些，將對激光波長反射率低的所要求的能量密度大些

12、，將對激光波長反射率低的資料作為上片，可以減少反射率損失。資料作為上片，可以減少反射率損失。第第1章章 激光焊接激光焊接 薄片與薄片之間的的焊接的接頭方式為對接和搭接兩種。A. 對接： 兩片金屬接縫對齊，激光束從中間同時直接照射兩片金屬，使其熔化而銜接起來。這種方法受構造的影響太大，要求間隙很小，盡量做到無間隙。第第1章章 激光焊接激光焊接 vB 端接：端接：v 屬于搭接中的一種方式，兩片金屬重疊屬于搭接中的一種方式，兩片金屬重疊一部分，激光束照射在上片的端部，使其熔一部分，激光束照射在上片的端部，使其熔化，上片金屬稍往下片流動而構成焊縫。端化，上片金屬稍往下片流動而構成焊縫。端接法熔深較較小

13、，脈沖寬度較窄，能量較小。接法熔深較較小，脈沖寬度較窄，能量較小。第第1章章 激光焊接激光焊接 vC 深穿入熔化焊：深穿入熔化焊：v兩片金屬重疊在一部分，激光束直接照射在兩片金屬重疊在一部分，激光束直接照射在上片金屬上，使上片金屬的下外表和下片金上片金屬上，使上片金屬的下外表和下片金屬的上外表同時熔化而構成焊縫。屬的上外表同時熔化而構成焊縫。第第1章章 激光焊接激光焊接 vD 穿孔焊：穿孔焊：v 兩片金屬重疊一部分，激光束直接照射在兩片金屬重疊一部分，激光束直接照射在上片金屬上，初始激光峰值很高，使光斑中上片金屬上，初始激光峰值很高，使光斑中心蒸發成一個小孔。隨后，激光束經過小孔心蒸發成一個小

14、孔。隨后，激光束經過小孔直接照射下片金屬外表，使兩片金屬熔化而直接照射下片金屬外表，使兩片金屬熔化而構成焊縫。焊接時，有少量飛濺，此法適用構成焊縫。焊接時，有少量飛濺，此法適用于厚片的焊接。于厚片的焊接。 第第1章章 激光焊接激光焊接 脈沖激光焊接薄片與薄片的焊接方式脈沖激光焊接薄片與薄片的焊接方式 脈沖激光焊接薄片與薄片的焊接方式脈沖激光焊接薄片與薄片的焊接方式第第1章章 激光焊接激光焊接 v2. 絲與絲之間的焊接絲與絲之間的焊接v 適用于脈沖激光焊接的細絲，直徑為適用于脈沖激光焊接的細絲，直徑為0.020.2mm細絲細絲之間的焊接，對激光束能量的控制是很嚴厲的。假設能量密之間的焊接，對激光

15、束能量的控制是很嚴厲的。假設能量密度稍大，金屬略微有蒸發就會引起斷絲，影響焊接質量。假度稍大，金屬略微有蒸發就會引起斷絲，影響焊接質量。假設能量密度太小，又能夠焊接不牢。金屬絲越細，對能量要設能量密度太小，又能夠焊接不牢。金屬絲越細，對能量要求越嚴厲，對激光器輸出穩定性要求就越高。絲與絲之間的求越嚴厲，對激光器輸出穩定性要求就越高。絲與絲之間的焊接，焊點的質量主要是焊點的抗拉強度，它與激光能量和焊接，焊點的質量主要是焊點的抗拉強度，它與激光能量和脈沖寬度的關系很大。要堅持完全沒有蒸發，就需求在較低脈沖寬度的關系很大。要堅持完全沒有蒸發，就需求在較低功率密度、較大脈沖寬度的情況下進展熔化焊接。但

16、是脈沖功率密度、較大脈沖寬度的情況下進展熔化焊接。但是脈沖寬度太大，會產生后期蒸發。而脈沖寬度太小，那么功率密寬度太大，會產生后期蒸發。而脈沖寬度太小，那么功率密度就必需提高，又容易產生前期蒸發。絲與絲之間焊接的接度就必需提高，又容易產生前期蒸發。絲與絲之間焊接的接頭方式有對接，重疊，十字形和頭方式有對接，重疊，十字形和T字形。其中以粗細不等的字形。其中以粗細不等的十字形接頭的焊接難度最大，這是由于細絲的受激光照射部十字形接頭的焊接難度最大，這是由于細絲的受激光照射部分，吸收光能熔化后容易流走而呵斥斷裂。此類接頭要采用分，吸收光能熔化后容易流走而呵斥斷裂。此類接頭要采用短焦距、大離焦量，光斑尺

17、寸應比細絲直徑大四倍左右，的短焦距、大離焦量，光斑尺寸應比細絲直徑大四倍左右，的參數來進展焊接。以便使細絲和粗絲同時熔化，球化收縮而參數來進展焊接。以便使細絲和粗絲同時熔化，球化收縮而不至引起細絲斷裂。不至引起細絲斷裂。第第1章章 激光焊接激光焊接 v3. 密封焊接密封焊接v 脈沖激光密封焊接是以單點重疊方式進展脈沖激光密封焊接是以單點重疊方式進展的，其焊點重疊度與密封度有關系。的，其焊點重疊度與密封度有關系。第第1章章 激光焊接激光焊接 v4. 異種金屬之間的焊接異種金屬之間的焊接v 對于可以構成合金的構造，熔點及沸點分別對于可以構成合金的構造，熔點及沸點分別相近的兩種金屬，可以構成結實接頭

18、的激光焊參數相近的兩種金屬，可以構成結實接頭的激光焊參數范圍較大，溫度范圍可選擇在熔點和沸點之間。假范圍較大，溫度范圍可選擇在熔點和沸點之間。假設一種金屬的熔點比另外一種金屬的沸點還要高的設一種金屬的熔點比另外一種金屬的沸點還要高的多，那么兩種金屬構成結實接頭的激光焊參數范圍多，那么兩種金屬構成結實接頭的激光焊參數范圍就很窄，甚至不能夠進展焊接，這是由于一種金屬就很窄，甚至不能夠進展焊接，這是由于一種金屬開場熔化時，另外一種金屬曾經蒸發。在這種情況開場熔化時，另外一種金屬曾經蒸發。在這種情況下進展焊接，可以采用過渡金屬來處理。下進展焊接，可以采用過渡金屬來處理。 第第1章章 激光焊接激光焊接

19、5.4 脈沖激光焊的焊接參數脈沖激光焊的焊接參數 脈沖激光焊有4個主要參數：脈沖能量，脈沖寬度，功率密度，離焦量。第第1章章 激光焊接激光焊接 v脈沖能量：脈沖能量：v 脈沖激光焊時，脈沖能量決議加熱能量之大小，脈沖激光焊時，脈沖能量決議加熱能量之大小，它主要影響金屬的熔化量。它主要影響金屬的熔化量。v脈沖寬度：脈沖寬度：v 決議焊接時的加熱時間，它影響熔深和熱影決議焊接時的加熱時間，它影響熔深和熱影響區大小。脈沖能量一定時，對于不同資料，各存響區大小。脈沖能量一定時，對于不同資料，各存在一個最正確脈沖寬度，此時焊接的熔深最大。它在一個最正確脈沖寬度，此時焊接的熔深最大。它主要取決于資料的熱物

20、理性能，特別是熱導率和熔主要取決于資料的熱物理性能，特別是熱導率和熔點。導熱性好、熔點低的金屬易獲得較大的熔深。點。導熱性好、熔點低的金屬易獲得較大的熔深。 第第1章章 激光焊接激光焊接 v脈沖能量和脈沖寬度的關系脈沖能量和脈沖寬度的關系 v脈沖能量和脈沖寬度在焊接時有一定的關系，而且脈沖能量和脈沖寬度在焊接時有一定的關系，而且隨著資料厚度與性質不同而變化。焊接時，激光的隨著資料厚度與性質不同而變化。焊接時，激光的平均功率平均功率P由以下公式決議：由以下公式決議：vP=E /vP是激光功率是激光功率 (W), E是脈沖能量是脈沖能量J，是脈沖是脈沖寬度寬度s。由上面的式子可以知道，為了維持一。

21、由上面的式子可以知道，為了維持一定的功率，隨著脈沖能量的添加，脈沖寬度必需相定的功率，隨著脈沖能量的添加，脈沖寬度必需相應的添加，才干得到較好的焊接質量。應的添加，才干得到較好的焊接質量。第第1章章 激光焊接激光焊接 v功率密度：功率密度：v激光焊的功率密度決議焊接過程和機理。率密度較激光焊的功率密度決議焊接過程和機理。率密度較小時候，焊接以傳熱焊的方式進展，焊點的直徑和小時候，焊接以傳熱焊的方式進展，焊點的直徑和熔深由熱傳導決議。當功率密度到達熔深由熱傳導決議。當功率密度到達106W/cm2時，時，焊接過程產生小孔效應，構成寬深比大于焊接過程產生小孔效應，構成寬深比大于1的深熔的深熔焊點，這

22、時金屬雖然有少量的蒸發，并不影響焊點焊點，這時金屬雖然有少量的蒸發，并不影響焊點的構成。但是功率密度過大后，金屬蒸發猛烈，導的構成。但是功率密度過大后，金屬蒸發猛烈，導致氣化金屬過多，在焊點中構成一個不能被液態金致氣化金屬過多，在焊點中構成一個不能被液態金屬填滿的小孔，不能構成結實的焊點。屬填滿的小孔，不能構成結實的焊點。v脈沖激光焊時，功率密度由下面的式子決議：脈沖激光焊時，功率密度由下面的式子決議：vPd = 4E /d 2vPd 是激光光斑上的功率密度是激光光斑上的功率密度W/cm2，vE是激光脈沖能量是激光脈沖能量(J), d是光斑直徑是光斑直徑cm，v是脈沖寬度是脈沖寬度s。第第1章

23、章 激光焊接激光焊接 v離焦量：離焦量：v離焦量又叫入焦量，用離焦量又叫入焦量，用F表示。是指焊件外表到表示。是指焊件外表到聚焦激光束最小光斑聚焦激光束最小光斑(焦點焦點)的間隔。激光束經過透的間隔。激光束經過透鏡聚焦后，有一個最小光斑直徑，假設焊件外表與鏡聚焦后，有一個最小光斑直徑，假設焊件外表與之重合，那么之重合，那么F = 0；假設焊件外表在它下面，那；假設焊件外表在它下面，那么么F 0，稱為正離焦量；假設焊件外表在它上面，稱為正離焦量；假設焊件外表在它上面，那么那么F 0，稱為負離焦量。，稱為負離焦量。v改動離焦量，可以改動激光加熱加熱斑點的大小和改動離焦量，可以改動激光加熱加熱斑點的

24、大小和光束入射情況。焊接較厚的板時，采用適當的負離光束入射情況。焊接較厚的板時，采用適當的負離焦量可以獲得最大的熔深。但是離焦量太大的情況焦量可以獲得最大的熔深。但是離焦量太大的情況下，會使光斑直徑變大，降低光斑上的功率密度，下，會使光斑直徑變大，降低光斑上的功率密度，使熔深減小。使熔深減小。第第1章章 激光焊接激光焊接 5.5 延續延續CO2激光焊焊接工藝激光焊焊接工藝v延續激光焊所運用的焊接設備普通為CO2激光器。緣由是CO2激光器的輸出功率比其他激光器搞高，并且輸出穩定，所以可以進展薄板精細焊，以及50mm厚板的深穿入焊。 CO2激光器廣泛運用于資料的激光加工。商業化CO2激光器延續輸出

25、功率為幾kW至25kW，目前實驗室研制出有100kW以上的大功率激光器。 第第1章章 激光焊接激光焊接 v接頭方式以及裝配要求接頭方式以及裝配要求v常用的常用的CO2激光焊的接頭方式見圖。在激光激光焊的接頭方式見圖。在激光焊時，用的最多的是對接接頭。對接時，假焊時，用的最多的是對接接頭。對接時，假設接頭錯邊太大，會使入射激光在板角處反設接頭錯邊太大，會使入射激光在板角處反射，焊接過程不能穩定。薄板焊時，間隙太射，焊接過程不能穩定。薄板焊時，間隙太大，焊后焊縫外表成形不豐滿，嚴重時構成大，焊后焊縫外表成形不豐滿，嚴重時構成穿孔。搭接時，板間間隙過大，那么容易呵穿孔。搭接時，板間間隙過大，那么容易

26、呵斥上下板之間熔合不良。斥上下板之間熔合不良。第第1章章 激光焊接激光焊接 CO2激光焊的接頭方式激光焊的接頭方式 第第1章章 激光焊接激光焊接 v為了獲得成形良好的焊縫，焊前必需將焊件裝配良好。各類接頭的的裝配要求見表。在激光焊接的過程中，焊件應該夾緊，以防止熱變形。光斑在垂直于焊接運動方向對焊縫中心的偏離量，應該小于光斑的半徑。接頭形式接頭形式允許最大間隙允許最大間隙允許最大上下錯允許最大上下錯邊量邊量對接對接0.100.25角接角接0.100.25T形形0.25-搭接搭接0.25-卷邊卷邊0.100.25 CO2激光焊各類接頭的裝配要求激光焊各類接頭的裝配要求(為板厚為板厚)第第1章章

27、激光焊接激光焊接 v焊前處置焊前處置v對于鋼鐵等資料，焊前外表做除銹、脫脂處置即可；對于鋼鐵等資料，焊前外表做除銹、脫脂處置即可；對于要求嚴厲的焊件，能夠需求酸洗，焊接前用乙對于要求嚴厲的焊件，能夠需求酸洗，焊接前用乙醇醇(Alcohol, C2H5OH)、丙酮、丙酮(Acetone, CH3-CO-CH3) 或者四氯化碳或者四氯化碳(CCl4, Carbon Tetrachloride)清洗。清洗。v在激光焊接過程中，焊件應該夾緊，以防止熱變形，在激光焊接過程中，焊件應該夾緊，以防止熱變形，光斑在垂直于焊接運動方向對焊縫中心的偏離量應光斑在垂直于焊接運動方向對焊縫中心的偏離量應該小于光斑直徑

28、。該小于光斑直徑。v激光深熔焊可以進展全位焊接，在起焊和收尾的漸激光深熔焊可以進展全位焊接，在起焊和收尾的漸變過渡，可以經過調理激光功率的遞增和衰減過程，變過渡，可以經過調理激光功率的遞增和衰減過程，或者改動焊接速度來實現。在焊接環縫時，可實現或者改動焊接速度來實現。在焊接環縫時，可實現首位平滑銜接。利用內反射來加強激光吸收的焊縫，首位平滑銜接。利用內反射來加強激光吸收的焊縫，經常能提高焊接過程的效率和熔深。經常能提高焊接過程的效率和熔深。第第1章章 激光焊接激光焊接 v填充金屬填充金屬v雖然激光焊適宜于自熔焊，但是在一些運用場所，雖然激光焊適宜于自熔焊，但是在一些運用場所，依然需求填充金屬。

29、其優點是：可以改動焊縫化學依然需求填充金屬。其優點是：可以改動焊縫化學成分，從而到達控制焊縫組織，改善接頭力學性能成分，從而到達控制焊縫組織，改善接頭力學性能的目的。在有些情況下，還可以提高焊縫抗結晶裂的目的。在有些情況下，還可以提高焊縫抗結晶裂紋敏感性。另外，允許增大接頭裝配公差，改善激紋敏感性。另外，允許增大接頭裝配公差，改善激光焊接頭預備的不理想形狀。實際闡明，間隙超越光焊接頭預備的不理想形狀。實際闡明，間隙超越板厚的板厚的3%，自熔焊縫將不豐滿。，自熔焊縫將不豐滿。v填充金屬經常以焊絲的方式參與，可以是冷態，也填充金屬經常以焊絲的方式參與，可以是冷態，也可以是熱態。填充金屬的施加量不能

30、過大，以免破可以是熱態。填充金屬的施加量不能過大，以免破壞小孔效應。壞小孔效應。第第1章章 激光焊接激光焊接 5.6 延續延續CO2激光焊焊接參數激光焊焊接參數 v延續CO2激光焊的參數有以下: v激光功率P，v焊接速度V，v光斑直徑d0，v離焦量f，v維護氣體。第第1章章 激光焊接激光焊接 激光焊參數對熔深的影響激光焊參數對熔深的影響v激光功率：通常激光功率是指激光器的輸出功率，激光功率：通常激光功率是指激光器的輸出功率，沒有思索導光和聚焦系統所引起的損失。沒有思索導光和聚焦系統所引起的損失。v激光功率對熔深的影響：激光功率對熔深的影響：v激光功率決議熔池深度。激光焊熔深與激光輸出功激光功率

31、決議熔池深度。激光焊熔深與激光輸出功率密度親密相關，是功率和光斑直徑的函數。對于率密度親密相關，是功率和光斑直徑的函數。對于一定的光斑直徑，在其他條件不變時，焊接熔深一定的光斑直徑，在其他條件不變時，焊接熔深 h 隨著激光功率的添加而添加。雖然在不同的實驗條隨著激光功率的添加而添加。雖然在不同的實驗條件下能夠有不同的實驗結果，但是熔深隨激光功率件下能夠有不同的實驗結果，但是熔深隨激光功率P的變化大致有兩種典型的實驗曲線，用公式近似的變化大致有兩種典型的實驗曲線，用公式近似為：為：hP ，h是熔深是熔深mm，P是激光功率是激光功率kW，是常數，是常數，1的典型實驗值為的典型實驗值為0.7和和1.

32、0第第1章章 激光焊接激光焊接 焊接速度焊接速度v激光功率一定時，焊接速度越高，熱輸入越低，熔深減小。焊接速度與熔深有近似關系如下：h1/V r， h熔深mm，V焊接速度mm/s，r是小于1的常數。v雖然適當降低焊接速度可以加大熔深，但是假設焊接速度過低，熔深卻不會再添加，反而使熔寬增大。主要緣由是：在激光深熔焊時，維持小孔存在的主要動力是金屬蒸氣的反沖壓力，當焊接速度低到一定的程度后，熱輸入添加，熔化金屬越來越多，當金屬氣化所產生的反沖壓力缺乏以維持小孔的存在時，小孔不僅不再添加，甚至會解體，焊接過程蛻變為傳熱焊接，因此熔深不會再增大。v另外一個緣由是隨著金屬氣化的添加，小孔區溫度上升，等離

33、子體的濃度添加，對激光的吸收添加。這些緣由使得低速焊時，激光焊熔深有一個最大值。也就是說，對于給定的激光功率等條件，存在一個維持深熔接的最小焊接速度。第第1章章 激光焊接激光焊接 v熔深與激光功率和焊接速度的關系可以用下面公式表示：vh是焊接熔深mm，P是激光功率W，V是焊接速度mm/s，和是常數，取決于激光源，聚焦系統和焊接資料。rVPh5 . 0第第1章章 激光焊接激光焊接 光斑直徑光斑直徑 v是指照射到焊件外表的光斑尺寸大小。在激光器構造一定的條件下，照射到焊件外表的光斑大小取決于透鏡的焦距f 和離焦量f ，根據光的衍射實際，聚焦后的最小光斑直徑可以由下面公式表示：v其中vd0 是最小光

34、斑直徑mm， vf 是透鏡的焦距mm，v是激光波長mm，vD是聚焦前光束直徑， vm 是激光振動模的階數。Dmfd/1344. 20第第1章章 激光焊接激光焊接 v由這個公式可知，對于一定波長的光束，f / D和m 值越小，光斑直徑越小。通常，焊接時為了獲得熔深焊縫，要求激光光斑上的功率密度高。提高功率密度的方式有兩個：一是提高激光功率P, 它和功率密度成正比；二是減小光斑直徑，功率密度與直徑的平方成反比。因此減小光斑比添加功率密度有效的多。減小d0可以經過運用短焦距透鏡和降低激光束橫模階數。低階模聚焦后可以獲得更小的光斑。對焊接和切割來說，希望激光器以基模或者低階模.第第1章章 激光焊接激光

35、焊接 v離焦量離焦量f v在激光焊接中，光束焦點位置是最關鍵的控在激光焊接中，光束焦點位置是最關鍵的控制工藝參數之一，在一定激光功率和焊接速制工藝參數之一，在一定激光功率和焊接速度下，只需焦點處于最正確位置范圍內才干度下，只需焦點處于最正確位置范圍內才干獲得最大熔深和好的焊縫外形。在實踐激光獲得最大熔深和好的焊縫外形。在實踐激光焊接中，為了防止和減少影響焦點位置穩定焊接中，為了防止和減少影響焦點位置穩定性的要素，需求專門的夾緊和設備技術，這性的要素，需求專門的夾緊和設備技術，這種設備的準確程度與激光焊接的質量高低是種設備的準確程度與激光焊接的質量高低是相輔相成的。相輔相成的。第第1章章 激光焊接激光焊接 v維護氣體維護氣體v激光焊接時，采用維護氣體的作用：激光焊接時，采用維護氣體的作用：v維護焊縫金屬不受有害氣體的侵襲，防止氧維護焊縫金屬不受有害氣體的侵襲，防止氧化污染，提高接頭性能。化污染，提高接頭性能。v遏止等離子體。常見的維護氣體有氦氣，遏止等離子體。常見的維護