激光焊接可采用連續(xù)或脈沖激光束實現(xiàn)，激光焊接原理可分為導(dǎo)熱型焊接和激光深熔焊接。電力密度小于104-105W/cm2為導(dǎo)熱焊接，此時在熔深較淺、焊接速度較慢、電力密度大于105-107W/cm2時，金屬表面受熱凹陷“孔”，形成深熔焊接，具有焊接速度快、深寬比大的特點。

影響激光焊接質(zhì)量的主要因素

其中導(dǎo)熱型激光焊接的原理是：激光輻射加熱加工表面，表面熱通過熱傳導(dǎo)擴(kuò)散到內(nèi)部，通過控制激光脈沖的寬度、能量、峰值功率和重復(fù)頻率等激光參數(shù)，使工件熔化，形成特定的熔池。

用于齒輪焊接和冶金薄板焊接的激光焊接機(jī)主要涉及激光深熔焊接。其次，重點介紹激光深熔焊接的原理。

激光深熔焊接一般采用連續(xù)激光束完成材料的連接，其冶金物理過程與電子束焊接極為相似，即能量轉(zhuǎn)換機(jī)制通過“小孔”（Key-hole）結(jié)構(gòu)完成。在足夠高功率密度的激光照射下，材料蒸發(fā)并形成孔。這個充滿蒸汽的小孔像黑體一樣，幾乎吸收入射光束的能量，孔腔內(nèi)的平衡溫度達(dá)到2500C左右，熱從該高溫孔腔外壁傳遞，使包圍該孔腔周圍的金屬熔融。小孔內(nèi)充滿了光束照射下的壁體材料連續(xù)蒸發(fā)產(chǎn)生的高溫蒸汽，小孔四壁包圍熔融金屬，液態(tài)金屬周圍包圍固體材料（而在大多數(shù)正常焊接過程和激光傳導(dǎo)焊接中，能量首先沉積在工件表面，然后向內(nèi)部傳輸）?？妆谕獾囊后w流動和壁層的表面張力與在孔腔內(nèi)連續(xù)產(chǎn)生的蒸汽壓力結(jié)合，維持動態(tài)平衡。梁不斷地進(jìn)入孔口，孔口外的材料連續(xù)流動，隨著梁的移動，孔口始終處于流動的穩(wěn)定狀態(tài)。即，包圍孔和孔壁的熔融金屬隨著引線梁的前進(jìn)速度向前方移動，熔融金屬填充孔移動后殘留的空隙而冷凝，形成焊縫。所有上述工藝都發(fā)生得如此之快，以致焊接速度容易達(dá)到每分鐘幾米。真空擴(kuò)散焊接加工方法有哪些種類的工藝

激光深熔焊接topsunlaser.com的主要工藝參數(shù)

激光功率

激光焊接存在激光能量密度閾值，低于該值，熔深非常淺，當(dāng)達(dá)到或超過該值時，熔深大大提高。只有當(dāng)工件上的激光功率密度超過閾值（與材料相關(guān)）時，才會產(chǎn)生等離子體，這表明進(jìn)行了穩(wěn)定的深熔焊接。當(dāng)激光功率低于該閾值時，工件僅產(chǎn)生表面熔融，即進(jìn)行焊接以穩(wěn)定導(dǎo)熱型。另一方面，在激光功率密度處于小孔形成的臨界條件附近的情況下，深熔焊接和傳導(dǎo)焊接交替進(jìn)行，成為不穩(wěn)定的焊接過程，熔融深度的變動大。在激光深度熔接的情況下，激光功率同時控制熔深和焊接速度。焊接的熔深與光束功率密度直接相關(guān)，是入射光束功率和光束焦點的函數(shù)。通常，對于恒定直徑的激光束，隨著光束功率的增加，熔融深度增加。真空擴(kuò)散焊接加工方法有哪些種類的工藝

射束聚焦

束斑大小是激光焊接最重要的變量之一，因為它決定了功率密度。然而，對于高功率激光來說，盡管有許多間接測量技術(shù)，但其測量卻是一個難題。

光束焦點衍射極限光斑尺寸可以基于光衍射理論來計算，但由于聚焦透鏡像差的存在，實際光斑大于計算值。最簡單的實測方法是等溫輪廓法，用厚紙烘烤聚丙烯板，穿透后測量焦斑和穿孔直徑。該方法應(yīng)通過測量實踐，掌握激光功率的大小和光束作用的時間。

材料吸收值

材料對激光的吸收取決于材料的一些重要性能，如吸收率、反射率、熱導(dǎo)率、熔化溫度和蒸發(fā)溫度，其中最重要的是吸收率。

影響材料對激光束吸收率的因素包括兩個方面：首先是材料的阻力系數(shù)，經(jīng)過對材料拋光表面的吸收率測量，材料的吸收率與阻力系數(shù)的平方根成正比，阻力系數(shù)又隨溫度變化，第二材料的表面狀態(tài)（或光澤度）對光束吸收率有重要影響，從而對焊接效果起到明顯的作用。真空擴(kuò)散焊接加工方法有哪些種類的工藝

CO2激光器的輸出波長通常為10.6μm、陶瓷、玻璃、橡膠、塑料等非金屬的吸收率在室溫下高，金屬材料在室溫下的吸收差，當(dāng)材料溶解氣化時，吸收急劇增加。使用由表面涂層或表面生成氧化膜的方法，提高材料對光束的吸收是有效的。

焊接速度

焊接速度對熔深有很大影響，提高速度會使熔深變淺，但速度過低會使材料過度熔融，導(dǎo)致工件被焊接。因此，具有激光功率和厚度的特定材料有適當(dāng)?shù)暮附铀俣确秶鶕?jù)其速度值可以得到最大的熔融深度。圖10-2表示1018鋼的焊接速度與熔融深度的關(guān)系。

屏蔽氣體

在激光焊接過程中經(jīng)常使用惰性氣體保護(hù)熔池，一些材料的焊接不考慮表面氧化也可以不考慮保護(hù)，但在許多應(yīng)用場合使用氦、氬、氮等氣體保護(hù)，在焊接過程中保護(hù)工件免受氧化。

使用保護(hù)氣體的第二個作用是保護(hù)聚焦透鏡免受金屬蒸氣污染和液體熔融液滴的濺射。特別是在高功率激光焊接時，由于其噴出物變得非常強(qiáng)，因此在該情況下需要保護(hù)透鏡。真空擴(kuò)散焊接加工方法有哪些種類的工藝

屏蔽氣體的第三個作用是有效地消除高功率激光焊接引起的等離子體屏蔽。金屬蒸氣吸收激光束并電離成等離子體云，金屬蒸氣周圍的保護(hù)氣體也因熱而電離。當(dāng)?shù)入x子體過多時，激光束在一定程度上被等離子體消耗。等離子體作為第二能量存在于工作表面，使得熔融深度變淺，熔池表面變寬。通過增加電子與離子和中性原子的三體碰撞，增加電子的復(fù)合速度，降低等離子體中的電子密度。中性原子越輕，碰撞頻率越高，復(fù)合速度越高。另一方面，只有電離能高的保護(hù)氣體不會因氣體自身的電離而增加電子密度。真空擴(kuò)散焊接加工方法有哪些種類的工藝

鋰電池激光焊接線

透鏡焦距

焊接時使用通常聚焦方式聚光激光，通常選擇63~254mm（2.5“～10”）焦距的透鏡。焦點的大小與焦距成正比，焦距越短，焦點越小。但是，焦距的長度短也會影響焦深。即，由于焦深隨著焦距的同步而增加，所以短焦距能夠提高功率密度，但由于焦深小，因此必須正確地維持透鏡和工件的間隔，熔融深度也不大。實際焊接中使用的最短焦深受焊接中產(chǎn)生的濺射和激光模式的影響，因此焦距為126mm（5）較多。如果接縫較大或需要通過增加點尺寸來增加焊接，則可以選擇具有254mm（10英寸）焦距的透鏡，在這種情況下，需要更高的激光輸出功率（功率密度）來實現(xiàn)深熔孔效應(yīng)。

激光功率超過2kW時，特別是10.6μm的CO2激光束由于使用特殊的光學(xué)材料構(gòu)成光學(xué)系統(tǒng)，為了避免聚焦透鏡被光學(xué)破壞的危險，經(jīng)常選擇反射聚焦方法，一般使用研磨銅鏡作為反射鏡。為有效冷卻，建議用于高功率激光束聚焦。

焦點位置

在焊接過程中，焦點位置對于保持足夠的功率密度是重要的。焦點和工件表面相對位置的變化直接影響焊縫的寬度和深度。圖2-6表示焦點位置對1018鋼的熔融深度和狹縫寬度的影響。

對于大多數(shù)激光焊接應(yīng)用，焦點位置通常設(shè)定為工件表面下約所需熔深的1/4。

激光束位置

當(dāng)激光焊接不同材料時，激光束位置控制焊縫的最終質(zhì)量，特別是在接合接頭的情況下比接合接頭的情況更敏感。例如，在將淬火鋼齒輪焊接到低碳鋼鼓輪上時，精確控制激光束位置有利于生成主要由低碳成分構(gòu)成的焊道，該焊道具有較好的耐裂紋性。在一些應(yīng)用情況下，焊接工件的幾何形狀需要激光束的偏轉(zhuǎn)角度，如果光束軸線與接頭平面之間的偏轉(zhuǎn)角度在100度以內(nèi)，則不影響工件對激光能量的吸收。

焊接開始、終端點激光功率漸增、漸減控制

在激光深熔焊接的情況下，無論焊縫的深度如何，小孔現(xiàn)象總是存在。焊接過程結(jié)束，電源開關(guān)斷開時，焊接端子會產(chǎn)生凹坑。另外，當(dāng)激光焊接層覆蓋原來的焊道時，有時會過度吸收激光束，焊接部件過熱或產(chǎn)生氣孔。

為了防止上述現(xiàn)象的發(fā)生，為了能夠調(diào)整電力開始和結(jié)束時間，可以制作電力開始和停止時間的程序。也就是說，開始功率可以通過電子學(xué)方法在短時間內(nèi)從零上升到設(shè)定功率值，調(diào)整焊接時間，最后在焊接結(jié)束時從設(shè)定功率逐漸下降到零值。