激光焊接

激光焊接介绍罗雅2016年1月26日

目录

激光焊接的分类

焊接的接头形式

3

激光焊接的特点

1

2

激光焊接的主要工艺参数4

56

激光焊接适用的材料

5

焊接保护气

焊接要求

7

激光焊接的特点

优点

(1) 小的加工范围对能量输入可控：小的热应力，小的热影响区，和

小的热变形。

(2) 窄而光滑的焊缝：可以减少或消除焊后处理工序

(3) 冷却速度快，焊缝组织微细，故焊接接头性能良好。

(4) 高加工速度，短工作周期

(5)可进行微型焊接或实现远距离传输，不需要真空装置，利于大批

量自动化生产。

(6) 易于功能集成：激光焊接很容易与其它加工手段，协同生产，例

如折弯，冲床，组装等等,容易实现自动化生产

(7)生产过程易于控制：传感系统对加工实时监控，保证焊接质量

(8)激光焊接不需要与工件接触，避免接触应力

缺点

激光焊虽然是一种新型的焊接方式，具有好的前景，但是也有自身的局限性。

(1)焊接厚度有局限，适合薄材焊接。

(2)工件的夹持要求比较高，间隙尽量小。而且精密焊接夹具的成本

比较高。

(3)定位要非常准确，对编程的要求比较高。

(4)高反射性及高导热性材料如铝、铜及其合金等，焊接性会有影响；

(5)焊缝快速凝固，不利于气体的排出，可能有气孔及脆化；

(6)设备昂贵，对于小批量的生产或者定位复杂，工序复杂的生产性

价比不高。

激光焊接的分类

激光深熔焊

激光深熔焊接要求光束具有很高的能量密度一般大于10 kW/mm2。

在这种情况下，激光不仅熔化了金属，同时导致了一定的金属蒸汽。

产生的金属蒸汽在熔池的压力消失并且不断却带液态金属位置，同时金属在不断的熔化，金属蒸汽不断下降，最终形成一个窄而细的金属蒸汽小孔。池孔周围是液态熔融金属，池孔随着激光光束向前移动，液态金属不断地在匙孔后面凝固形成焊缝。

1. 匙孔

2. 熔融金属

3.焊缝

4. 激光光束

5. 焊接方向

6.金属蒸汽

7. 工件

激光焊缝窄而细，深宽比甚至可以达到10：1

激光热传导焊（包边焊）

激光光束沿着材料边缘，熔融的材料互相熔合后凝固形成焊缝。焊缝深度从接近于零到一毫米。

材料的厚度不会超过3mm,通常在2mm以下。

1.熔化材料

2.焊缝

3.激光光束

4.焊接方向

5.工件

固体激光的热传导焊接主要用于薄板角接，例如电池外壳，心脏起搏器的外壳和一些机床的覆盖件。

热传导焊接能够产生一个光滑，洁净的圆角焊缝，无需后续加工。

焊接的接头形式➢拼焊

➢搭接

➢叠焊

➢角焊

➢卷边焊

激光焊接的主要工艺参数➢激光功率

➢光纤芯径

➢焊接头的准直和焦距

➢焊接速度

➢焦深

➢保护气体

➢材料的吸收值（材料的反射率）

激光焊接适用的材料

1. 碳钢及普通合金钢

总的说，碳钢激光焊接效果良好，其焊接质量取决于杂质含量。

材料中硫和磷是产生焊接裂纹的敏感因素如果硫、磷的含量高，不适合激光焊接。中、高碳钢和普通合金钢都可以进行良好的激光焊接，但需要预热和焊后处理，以消除应力，避免裂纹形成。

2. 不锈钢的激光焊接

一般的情况下，不锈钢激光焊接比常规焊接更易于获得优质接头。

不锈钢低的热导系数更易于获得深熔窄焊缝。

不锈钢又主要分为铁素体不锈钢（接头脆化），奥氏体不锈钢（热裂纹），马氏体不锈钢（焊接性较差），双相不锈钢（焊接影响区容易脆化）。

3. 铝合金的激光焊接

由于铝合金表面的高反射性和高导热性，激光焊接铝合金具有一定的难度。对于高反材料的激光焊接，能量阀值的表现更明显。

不同系的铝合金，不同的牌号，焊接性能也不一样。

铝合金焊接难点：

➢铝的强氧化能力：铝在空气中及焊接时极易氧化，生成的氧化铝熔点高、非常稳定，不易去除氧化膜的比重大，不易浮出表面，易生成夹渣、未熔合、未焊透等缺欠。铝材的表面氧化膜和吸附大量的水分，易使焊缝产生气孔。

对工件的清洁度有很高的要求。

➢较大的热导率和比热容。应当尽量采用能量集中、功率大的能源，有时也可采用预热等工艺措施。

一般要求的激光功率比较大。

➢较大的线膨胀系数，铝凝固时的体积收缩率较大，焊件的变形和应力较大，铝焊接熔池凝固时容易产生缩孔、缩松、热裂纹及较高的内应力。

➢铝对光、热的反射能力较强，固、液转态时，没有明显的色泽变化，焊接操作时判断难。高温铝强度很低，支撑熔池困难，容易焊穿。

焊接用的激光器必须能抗高反。

➢容易形成气孔铝及铝合金在液态能溶解大量的氢，固态几乎不溶解氢。在焊接熔池凝固和快速冷却的过程中，氢来不及溢出，极易形成氢气孔。

对工件的清洁度有很高的要求，包括工件及周围环境的干燥。

➢合金元素易蒸发、烧损，使焊缝性能下降。

4. 铜合金的焊接

➢类似于铝合金的焊接，但是镜面的铜的反射性能更强。

➢工业最常用的牌号是T1、T2和T3，外观呈紫红色，故又称为紫铜。容易产生的焊接缺陷：

➢未熔合与未焊透（高能量密度的激光束）

➢焊接变形

➢热裂纹（在结晶过程中，由于低熔点共晶体分布在枝晶间或晶界处，使铜和铜合金具有明显的热脆性，加上焊接应力的作用，极易产生热裂纹）。

➢气孔（紫铜焊缝中的气孔主要是氢气孔）。