在(zai)焊接工業中，采(cai)用不銹鋼(gang)材料工件(jian)的廠家是(shi)非(fei)常多的，焊(han)接效果(guo)也是(shi)非(fei)常好的，304不(bu)銹鋼材(cai)料(liao)自然采用激光焊(han)也是(shi)很不(bu)錯的選擇的。
不銹鋼采用激光焊的優點：
與傳(chuan)統焊(han)接(jie)相比，小(xiao)功(gong)率脈(mo)沖激(ji)光(guang)縫焊(han)具有功(gong)率密度高、能量集中、熱輸入小(xiao)、焊(han)縫窄(zhai)和變形(xing)小(xiao)等優點(dian)(dian)，而(er)且激(ji)光(guang)束(shu)聚(ju)焦(jiao)后可獲得(de)很(hen)小(xiao)的光(guang)斑(ban)，能精密定位(wei)，這些(xie)特點(dian)(dian)使得(de)激(ji)光(guang)縫焊(han)比其(qi)他焊(han)接(jie)方法更適合于(yu)小(xiao)尺寸工(gong)件的焊(han)接(jie)。對于(yu)超薄(bo)不銹鋼材料的激(ji)光(guang)焊(han)接(jie)，由于(yu)材料很(hen)薄(bo)，很(hen)容易汽化穿(chuan)孔，要想得(de)到一條(tiao)連(lian)續(xu)的、無燒穿(chuan)的焊(han)縫。關鍵是對參數的精確控制。
影響(xiang)到激(ji)光(guang)焊接質量(liang)的主要參數有焊接電流、脈沖(chong)寬度、脈沖(chong)頻率等，其(qi)影響(xiang)效(xiao)果主要如下：
(1)隨著電流的(de)增大(da)，焊(han)(han)縫(feng)的(de)寬度增大(da)，焊(han)(han)接過程逐(zhu)漸(jian)出(chu)現飛濺，焊(han)(han)縫(feng)表面出(chu)現氧化現象，并有(you)粗糙感(gan)。
(2)隨脈(mo)(mo)(mo)沖寬(kuan)度的(de)增(zeng)(zeng)大，焊縫的(de)寬(kuan)度也在增(zeng)(zeng)大。脈(mo)(mo)(mo)寬(kuan)的(de)變化對不銹鋼超薄板激光焊接的(de)效果影響非常(chang)顯著。脈(mo)(mo)(mo)沖寬(kuan)度的(de)微(wei)小(xiao)增(zeng)(zeng)大，都可能導致試樣(yang)被氧化和燒穿(chuan)。
(3)隨(sui)脈沖頻率的增加，焊(han)(han)點重(zhong)疊率增大，焊(han)(han)縫寬度先增大．后基本保(bao)持不變(bian)。在顯微鏡下觀察，焊(han)(han)縫越(yue)來越(yue)光滑美觀。但脈沖頻率增加到一(yi)定(ding)值(zhi)時(shi)，焊(han)(han)接過程飛濺嚴(yan)重(zhong)，焊(han)(han)縫變(bian)得(de)粗糙，并(bing)且焊(han)(han)接件的上(shang)下表面都出(chu)現氧化現象。
(4)超薄板材料的(de)激光(guang)焊(han)接適宜采(cai)用正離(li)焦，在相同離(li)焦量的(de)情況下，正離(li)焦激光(guang)焊(han)得到的(de)焊(han)縫(feng)表面比負離(li)焦時要光(guang)滑美觀。
詳解激光焊接技術
一、激光基本原理(li)
1、LASER是(shi)什么意思(si)
Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation(通過(guo)誘(you)導(dao)放(fang)出實現光能增幅(fu))的英(ying)語縮寫。
2、激光產生(sheng)的原(yuan)理
激光——“受激輻射放(fang)大”是通過強光(guang)(guang)(guang)(guang)照(zhao)射(she)激(ji)(ji)(ji)(ji)光(guang)(guang)(guang)(guang)發(fa)生(sheng)(sheng)介質(zhi)(zhi)，使(shi)(shi)介質(zhi)(zhi)內部原子(zi)(zi)(zi)的(de)電子(zi)(zi)(zi)獲得能(neng)(neng)(neng)量(liang)，受(shou)激(ji)(ji)(ji)(ji)而(er)(er)使(shi)(shi)電子(zi)(zi)(zi)運動軌道發(fa)生(sheng)(sheng)遷(qian)移，由低能(neng)(neng)(neng)態變為高(gao)能(neng)(neng)(neng)態。處(chu)于激(ji)(ji)(ji)(ji)發(fa)態的(de)原子(zi)(zi)(zi)，受(shou)外界輻(fu)射(she)感應，使(shi)(shi)處(chu)于激(ji)(ji)(ji)(ji)發(fa)態的(de)原子(zi)(zi)(zi)躍(yue)遷(qian)到低能(neng)(neng)(neng)態，同時發(fa)出一束光(guang)(guang)(guang)(guang)；這束光(guang)(guang)(guang)(guang)在(zai)頻(pin)率、相(xiang)位(wei)、傳播方(fang)向(xiang)、偏振等(deng)方(fang)面和(he)入(ru)射(she)光(guang)(guang)(guang)(guang)完全一致(zhi)，此(ci)時的(de)光(guang)(guang)(guang)(guang)為受(shou)激(ji)(ji)(ji)(ji)輻(fu)射(she)光(guang)(guang)(guang)(guang)。為了得到高(gao)能(neng)(neng)(neng)量(liang)密度、高(gao)指向(xiang)性的(de)激(ji)(ji)(ji)(ji)光(guang)(guang)(guang)(guang)，必(bi)須(xu)要(yao)有封閉(bi)光(guang)(guang)(guang)(guang)線的(de)諧(xie)振腔，使(shi)(shi)觀光(guang)(guang)(guang)(guang)束在(zai)置于激(ji)(ji)(ji)(ji)光(guang)(guang)(guang)(guang)發(fa)生(sheng)(sheng)介質(zhi)(zhi)兩側(ce)的(de)反射(she)鏡之(zhi)間往復振蕩，進而(er)(er)提高(gao)光(guang)(guang)(guang)(guang)強，同時提高(gao)光(guang)(guang)(guang)(guang)的(de)方(fang)向(xiang)。
含有(you)釹（ND）的YAG結(jie)晶體發生的(de)激(ji)光是一種人眼看不(bu)見的(de)波長為1.064um的近紅外光。這種光束在微(wei)弱的受激發(fa)(fa)情況(kuang)下，也能實現連(lian)續發(fa)(fa)振(zhen)。YAG晶(jing)體是寶石釔(yi)鋁石榴(liu)石的簡稱，具有優異的光學特(te)性(xing)，是最佳(jia)的激光發振用(yong)結晶(jing)體。
3、滋(zi)光(guang)的主要特長
a、單(dan)色性―不(bu)是已許多(duo)不(bu)同(tong)的光混一(yi)合而成的，它是最純的單(dan)色光（彼長、頻(pin)率(lv)）
b、方向性―橄(gan)光(guang)傳播時基(ji)本不向外擴散(san)。
c、相(xiang)千性－－徽光的位相(xiang)（波峰和波谷(gu)）很有規律(lv)，相(xiang)干性好。
d、高輸出功率(lv)一用透鏡聚(ju)焦(jiao)激光(guang)后，所(suo)得到的能(neng)量密度是太(tai)陽光(guang)的幾百倍(bei)。
二、YAG
激(ji)光焊(han)接是利用激(ji)光束優異(yi)的方向性和高功(gong)么密度等特點進行工作。通過光學系統將激(ji)光束聚焦在很(hen)小(xiao)的區(qu)域內，在極短的時間內使被(bei)焊(han)處形成一(yi)個能(neng)量高度集中的熱源(yuan)區(qu)，從而(er)使被(bei)焊(han)物熔化并形成牢固的焊(han)點和焊(han)縫。
常(chang)用(yong)的(de)激光焊(han)接(jie)方式有兩(liang)種：脈(mo)沖激光焊(han)和(he)連(lian)續(xu)激光焊(han)。前(qian)者(zhe)主要用(yong)于單點固定連(lian)續(xu)和(he)薄件材(cai)料的(de)焊(han)接(jie)。后者(zhe)主要用(yong)于大厚件的(de)焊(han)接(jie)和(he)切割(ge)。
1、激(ji)光焊接加工方法(fa)的特征
A、非(fei)接觸加工(gong)，不需(xu)對工(gong)件加壓(ya)和(he)進行表面處理。
B、焊點小、能(neng)量密(mi)度(du)高、適合(he)于高速加工。
C、短時間(jian)焊(han)接，既對外(wai)界(jie)無熱影響，又(you)對材料(liao)本身的(de)熱變(bian)形及(ji)熱影響區(qu)小，尤其適合加工 高熔點(dian)、高硬度、特種材料。
D、不需要填充金屬、不需要真空(kong)環境（可在空(kong)氣(qi)中(zhong)直(zhi)接(jie)進行）、不會(hui)像電子束(shu)那樣在空(kong)氣(qi)中(zhong) 產(chan)生X射線(xian)的危險。
E、與(yu)接觸焊工藝相比．無電極、工具等(deng)的磨損消(xiao)耗。
F、無加工噪音，對環(huan)境無污染。
G、微小(xiao)工件也可加工。此外，還可通過透明材料的壁(bi)進行焊接。
H、可通過光纖實現(xian)遠(yuan)距離、普通方法難以達到的(de)部位、多路(lu)同時(shi)或分時(shi)焊(han)接。
I、很(hen)容易改變激光(guang)輸出焦距及焊點位(wei)置。
J、很(hen)容易搭(da)載(zai)到自動機、機器人裝置上。
K、對帶絕(jue)緣層的(de)導體可直接進行(xing)焊(han)接，對性(xing)能相差較大的(de)異種(zhong)金(jin)屬也可焊(han)接。
2、脈(mo)沖激光焊接的機理
脈沖激光(guang)焊(han)(han)接可(ke)分為(wei)傳(chuan)熱溶化焊(han)(han)接和(he)深穿入熔化焊(han)(han)接
傳熱溶化焊接是(shi)指當束照(zhao)射到材料的(de)表(biao)面(mian)上(shang)時，材料吸收光能而加熱熔化。材料表(biao)面(mian)層的(de)熱以傳導方式繼續(xu)向材料深處傳遞，直至將(jiang)兩個(ge)待焊件的(de)接(jie)觸(chu)面(mian)互(hu)溶并焊接(jie)在一起。
深(shen)穿(chuan)入(ru)熔(rong)化(hua)焊接是指(zhi)當(dang)更(geng)大功(gong)率密度的(de)激(ji)光束照射到(dao)材(cai)料(liao)上時，材(cai)料(liao)被(bei)加工熔(rong)化(hua)以至(zhi)氣化(hua)，產(chan)生較大的(de)蒸汽(qi)壓，在蒸汽(qi)的(de)壓力的(de)作用下，溶(rong)化(hua)金屬被(bei)擠在周(zhou)圍使照射處（熔(rong)池）呈現(xian)出一個(ge)凹(ao)(ao)坑，隨著激(ji)光束的(de)繼續照射，凹(ao)(ao)坑越來越深(shen)，并穿(chuan)入(ru)到(dao)另一個(ge)工件(jian)中。激(ji)光停止照射后，被(bei)排(pai)擠在凹(ao)(ao)坑周(zhou)圍的(de)溶(rong)化(hua)金屬重新流回(hui)到(dao)凹(ao)(ao)坑里，凝固后將工件(jian)焊接在一起。
這(zhe)兩(liang)種機(ji)理，與(yu)功率密度(du)、照射(she)時間(jian)、材料性質、焊接(jie)方式(shi)等(deng)因素有關(guan)。當功率密度(du)較(jiao)低(di)、照射(she)時間(jian)較(jiao)長而焊件較(jiao)薄時，通(tong)常以(yi)傳熱溶化機(ji)理為主進行(xing)。反之，則(ze)是以(yi)深穿入熔化機(ji)理為主進行(xing)。
三、工藝特點及其影響因素
1、激(ji)(ji)光(guang)的投入(ru)能量密度。調整激(ji)(ji)光(guang)照射能量密度的方法主要(yao)有：
A、調整激光輸出能(neng)量（調整激發電(dian)壓(ya)）
B、調整光斑(ban)大小（調節出(chu)射焦距）
C、改變光斑中(zhong)的能量分布（改變光纖類型：峰形輸(shu)出型——GI型光纖(xian)、梯形輸出型―SI型光(guang)纖）
D、改變出射脈(mo)沖的寬度和波形
2、材(cai)料反射率
大多數(shu)金屬在激(ji)(ji)光開始照射時，會(hui)將(jiang)大部(bu)分激(ji)(ji)光能(neng)量反(fan)射掉，所以，焊接過程開始的(de)瞬間，要相應提高光束的(de)功率。采用脈沖激(ji)(ji)光縫悍(han)二藝時，可以通過接入引弧板來保證整個焊接段(duan)的(de)品(pin)質(zhi)一致性。當(dang)金屬表(biao)面開始熔化或(huo)汽化后(hou)，其反(fan)射率迅速(su)降(jiang)低。
四、影響材料對激光束吸收的主要因素
1、溫(wen)度
室溫時(shi)金(jin)屬材料(liao)兩(liang)激(ji)光的吸收率(lv)一般在20℃以下；當(dang)金(jin)屬溫(wen)度(du)達(da)到烙點產生(sheng)熔(rong)融和氣(qi)化后吸收率上升到40~50%；當(dang)接近(jin)沸點時吸收率(lv)可高(gao)達90%。
材料的(de)直流電阻(zu)率
材(cai)料對激光的吸(xi)收率(lv)與材(cai)料的直流(liu)電阻率(lv)的平(ping)(ping)方根成(cheng)正比、與激光彼長的平(ping)(ping)方根成(cheng)反(fan)比關(guan)系。
2、激光束的入射角
入射角(jiao)越大，吸(xi)收(shou)率(lv)越小。當(dang)激光(guang)垂直于金(jin)屬表面(mian)照射時，金(jin)屬對激光(guang)的吸(xi)收(shou)率(lv)最(zui)大。但通常(chang)為了保護激光(guang)出射鏡頭，需要維持一定的入射角(jiao)。
村料的表(biao)面狀態為了低反射率，可在金(jin)屬(shu)表(biao)面涂(tu)上薄(bo)薄(bo)一層全(quan)屬(shu)粉(fen)，但兩(liang)者(zhe)必(bi)須是能夠形成(cheng)合金(jin)的。如飯(fan)、金(jin)、銀(yin)(yin)可覆蓋薄(bo)銳層，此時在同(tong)樣熔深的情況下，焊接(jie)所(suo)(suo)需的能量(liang)大約為原來銅(tong)、金(jin)、銀(yin)(yin)所(suo)(suo)需的四分一。
3、聚焦性和(he)離焦量
品質優良的YAG激光焊接裝置，其聚焦(jiao)性（光斑大小）是通(tong)過(guo)裝置本身(shen)的(de)光路(lu)同(tong)軸精度、輸出光纖(xian)和出射(she)頭的(de)成像(xiang)比等來保(bao)證。
以(yi)出射焦(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)點正好(hao)落在(zai)工作上(shang)面(mian)時的位(wei)(wei)(wei)置(zhi)為零(ling)。離(li)焦(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)量(liang)(liang)(liang)是指焦(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)點離(li)開這個零(ling)點的距離(li)量(liang)(liang)(liang)。焦(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)點位(wei)(wei)(wei)置(zhi)超過零(ling)點位(wei)(wei)(wei)置(zhi)時叫負(fu)離(li)焦(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)（焦(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)點深(shen)入到工件(jian)內(nei)部），其距離(li)值為負(fu)離(li)焦(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)量(liang)(liang)(liang)。反之(zhi)，焦(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)點不到零(ling)點的距離(li)數(shu)值為正離(li)焦(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)量(liang)(liang)(liang)。要獲得較大(da)的熔深(shen)，可將焦(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)點位(wei)(wei)(wei)置(zhi)選擇在(zai)工件(jian)內(nei)部某一(yi)位(wei)(wei)(wei)置(zhi)上(shang)，即采(cai)用(yong)負(fu)離(li)焦(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)量(liang)(liang)(liang)進行焊(han)接。
4、焊接(jie)的穿入深度(du)
脈(mo)沖時，主(zhu)要是以傳熱熔化方式進行的。激光束(shu)本身對金屬的直接穿入深(shen)度(du)是有限的，其主(zhu)要取決于(yu)材料的導溫系(xi)(xi)數（導溫系(xi)(xi)數大(da)的則(ze)穿入深(shen)度(du)大(da)），而不是的功率大小。
五、維護及保養
1、消(xiao)耗品的(de)更換
純水、離子交換樹(shu)脂、水過濾器、勵起燈、保護鏡片
2、點檢
A、激光發振調(diao)整
B、激光入射(she)調整
C、光纖(xian)入射(she)調整
D、能(neng)量平衡(heng)調整
六、焊接品質檢查
焊接(jie)品(pin)質的檢驗(yan)(yan)，一般有目視(shi)檢驗(yan)(yan)和(he)破壞性檢驗(yan)(yan)兩種(zhong)方法。
目視(shi)檢驗是(shi)對(dui)圖1所示的(de)各(ge)個項目進(jin)行檢驗。若(ruo)利用(yong)顯微（鏡）照片進(jin)行金相檢驗，則需切斷提取(qu)出焊(han)接熔(rong)核部分并研磨(mo)腐蝕（見(jian)圖2所示(shi)）。但是，若只經過外觀檢驗就(jiu)下結論(lun)則(ze)還不充(chong)分，請(qing)務(wu)必進(jin)行一下破(po)壞(huai)性實驗。
破壞性檢驗(yan)通常是進行撕開實驗(yan)，如圖3、4所(suo)示，撕開焊(han)接(jie)母材進行(xing)確認(ren)（一側(ce)出(chu)現圓形孔洞，另一側(ce)出(chu)現鈕扣狀(zhuang)殘(can)留物）
另外，也有利用拉伸(shen)儀進行拉伸(shen)強度(du)檢驗的方法。
七(qi)、品質(zhi)保證(zheng)手(shou)段
電阻(zu)點焊方法(fa)雖(sui)然是最適合(he)于大(da)量生(sheng)產的(de)焊接手段，但是若品質(zhi)管理不當就(jiu)會(hui)引起巨大(da)的(de)損(sun)失。目前，由于無法(fa)實現在線非破壞性焊接品質(zhi)檢(jian)驗(yan)，因此(ci)有必要加強對品質(zhi)保證的(de)管理。
1、壓力(li)檢測
焊接(jie)(jie)發熱量受電(dian)極與(yu)工件(jian)間的(de)接(jie)(jie)觸電(dian)阻的(de)影響極大。焊接(jie)(jie)過程中，壓力必(bi)(bi)須保持不變，因此有(you)必(bi)(bi)要經常用壓力測試儀對焊接(jie)(jie)
2、電極研磨
焊(han)接次(ci)數(shu)(shu)的(de)增(zeng)多，會(hui)使電(dian)極(ji)表(biao)面磨損加重。電(dian)極(ji)表(biao)面粗糙會(hui)引起(qi)飛濺和造成工(gong)(gong)件表(biao)面出現糙痕，影響工(gong)(gong)件外觀，因(yin)此(ci)有必要多準備些研(yan)磨好(hao)的(de)電(dian)極(ji)，根據焊(han)接次(ci)數(shu)(shu)適當(dang)地更換電(dian)極(ji)。使用新電(dian)極(ji)之前先(xian)用作(zuo)廢的(de)工(gong)(gong)件進行調試為好(hao)。
3、電(dian)極過熱(re)
電極(ji)過熱不(bu)僅(jin)會縮短(duan)電極(ji)的壽命(ming)而且會導致工件焊接品質不(bu)均一。
4、工件精度
因忽略(lve)了工件厚度(du)、鍍層厚度(du)、金屬成分等的(de)變化而導致焊(han)接不(bu)良品(pin)出(chu)現的(de)現象時有發生。工件本身(shen)的(de)品(pin)質是否安定也是影響焊(han)接品(pin)質的(de)重要因素。
5、電(dian)流監測
電流(liu)監(jian)測對焊(han)(han)接(jie)(jie)是必不可少的(de)。影(ying)響電流(liu)變(bian)化的(de)因(yin)素主要(yao)有：電源電壓的(de)波動、焊(han)(han)接(jie)(jie)機(ji)超(chao)載(zai)使(shi)用而引起的(de)過(guo)熱使(shi)電流(liu)輸(shu)出減少、工件接(jie)(jie)觸不良(liang)(liang)導致(zhi)電流(liu)減少、焊(han)(han)接(jie)(jie)機(ji)性(xing)能不良(liang)(liang)等。
為(wei)了(le)防止上述(shu)原因(yin)(yin)引起的(de)不良焊(han)(han)接結(jie)果，很(hen)有必(bi)要經常對焊(han)(han)接電流(liu)進行監測(ce)。若(ruo)能確(que)保對焊(han)(han)接電流(liu)的(de)監測(ce)，則可較容易地發現其他(ta)影響焊(han)(han)接品質的(de)因(yin)(yin)索之變化原因(yin)(yin)，從而進一步提高焊(han)(han)接品質的(de)信賴性。
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