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今天我們再來回顧下激光焊接工藝中，各參數對對焊接質量的影響，也包含了一部分實際的驗證效果。

激光焊接是利用高能量密度的激光束作為熱源的一種高效精密焊接方法。激光焊接是激光材料加工技術應用的重要方面之一。20世紀70年代主要用于焊接薄壁材料和低速焊接，焊接過程屬熱傳導型，即激光輻射加熱工件表面，表面熱量通過熱傳導向內部擴散，通過控制激光脈沖的寬度、能量、峰值功率和重復頻率等參數，使工件熔化，形成特定的熔池。由于其獨特的優點，已成功應用于微、小型零件的精密焊接中。

技術原理

激光焊接可以采用連續或脈沖激光束加以實現，激光焊接的原理可分為熱傳導型焊接和激光深熔焊接。功率密度小于10(4)~10(5) W/cm(2)為熱傳導焊，此時熔深淺、焊接速度慢；功率密度大于10(5)~10(7) W/cm(2)時，金屬表面受熱作用下凹成“孔穴”，形成深熔焊，具有焊接速度快、深寬比大的特點。

其中熱傳導型激光焊接原理為：激光輻射加熱待加工表面，表面熱量通過熱傳導向內部擴散，通過控制激光脈沖的寬度、能量、峰功率和重復頻率等激光參數，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用的激光焊接機主要涉及激光深熔焊接。

激光深熔焊接一般采用連續激光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，即能量轉換機制是通過“小孔”（Key-hole）結構來完成的。在足夠高的功率密度激光照射下，材料產生蒸發并形成小孔。這個充滿蒸氣的小孔猶如一個黑體，幾乎吸收全部的入射光束能量，孔腔內平衡溫度達2500 0C左右，熱量從這個高溫孔腔外壁傳遞出來，使包圍著這個孔腔四周的金屬熔化。小孔內充滿在光束照射下壁體材料連續蒸發產生的高溫蒸汽，小孔四壁包圍著熔融金屬，液態金屬四周包圍著固體材料（而在大多數常規焊接過程和激光傳導焊接中，能量首先沉積于工件表面，然后靠傳遞輸送到內部）。孔壁外液體流動和壁層表面張力與孔腔內連續產生的蒸汽壓力相持并保持著動態平衡。光束不斷進入小孔，小孔外的材料在連續流動，隨著光束移動，小孔始終處于流動的穩定狀態。就是說，小孔和圍著孔壁的熔融金屬隨著前導光束前進速度向前移動，熔融金屬充填著小孔移開后留下的空隙并隨之冷凝，焊縫于是形成。上述過程的所有這一切發生得如此快，使焊接速度很容易達到每分鐘數米。

激光器分類

激光器目前主要分為紅外激光器和綠光激光器，其典型代表分別為IPG和通快，市場份額IPG略高。

其主要差別有：

1、激光波長不同

紅光的波長為650-660nm，綠光的波長為532nm，由于其波長不同，導致其顏色不同，性能不同。同功率下，綠光的光線比紅光的亮，光柱比紅光明顯。

2、發光原理不同

紅光激光筆主要依靠紅色的激光二極管進行發光，其結構最簡單，只需要一個電池就可以作為能源。綠光激光筆使用波長808nm紅外激光激發非線性晶體作為發光源，它能產生1064nm紅外光，再經倍頻產生532nm綠光，屬于固體激光。

3、使用范圍不同

綠光激光筆的使用范圍更廣，在夜晚，即使是低功率的綠光，由于大氣分子的瑞利散射也可以看見，但紅光效果就差了很多。綠光激光筆和紅光激光筆都可以用于電子教學、演示文稿，但綠光激光筆可以用來指點恒星和星座，而紅光激光筆就不行了。

4、價格不同

激光產品普通的價格都在一百元以上，紅光激光筆相對于綠光激光筆而言，不管是性能還是用途上，都不如綠光激光筆，市場零售價格要低的多，非常適合中低端消費者。

紅綠激光的區別

在半導體固體激光器的發展中，紅色激光，紅外激光是最早成熟的，所以采用這兩種波長的激光是最便捷最成熟的。

綠激光明顯，不容易受氣象條件影響，但容易被發現。因為綠激光在空氣中傳播可看到綠色激光線條，而紅色比較隱蔽。

紅綠激光的區別

1. 紅光波長650nm，635nm綠光激光波長532nm。激光的波長不同，所顯示的光色不同。

2. 同功率下，綠光的光線比紅光的亮。

3. 部分人認為同功率下，紅光的灼燒性稍微大于綠光。

從焊接效果上來看，綠光激光器的飛濺會更少，表面會更光滑，熱影響區域會更小。

主要影響因素

激光焊接：是利用高能量密度的激光束作為熱源的一種高效精密焊接方法。激光焊接是激光材料加工技術應用的重要方面之一。激光深熔焊接作為激光焊接的兩種基本模式之一(另一為熱傳導焊接)，其應用越來越廣泛。

深熔，或稱作深度穿透焊接。常見于以高激光功率焊接較厚的材料。在深熔焊接中，激光聚焦在一起從而在工件上形成極高的功率密度。事實上，激光束聚焦的部位會使金屬氣化，令金屬熔池中出現一個盲孔(即深熔孔)。金屬蒸氣壓力會擋住周圍熔化的金屬，使盲孔在焊接過程中始終處于開口狀態。激光功率主要在蒸氣與熔體邊界和深熔孔壁處被熔體吸收。聚焦的激光束和深熔孔沿焊接軌跡持續移動。焊接材料在深熔孔前方熔化，并在后面重新凝固形成焊縫。

其影響激光深熔焊接效果的因素有：

1. 激光功率密度

　　進行深熔焊接的前提是聚焦激光光斑，使其擁有足夠高的功率密度，因此激光功率密度對焊縫成形有決定性的影響。激光功率同時控制著熔透深度與焊接速度。對一定直徑的激光束，當增大激光功率時，熔深加深，焊接速度加快。

　　對達到一定焊接熔深的激光功率一般存在臨界值，達到這個臨界值時，熔池劇烈沸騰，超過時則熔深會急劇減少。另外，由于金屬蒸氣的作用力，熔池內會形成小孔，而小孔正是深熔焊接實現的關鍵。

　　焦斑功率密度不僅與激光功率成正比，還與激光束和聚焦光路參數有關。

2. 焊接速度

　　在深熔焊接進行過程中，焊接速度與熔深成反比。在保持激光功率不變的情況下，如提高焊接速度，熱輸入就會下降，熔深也會減小。因此，適當降低焊接速度可加大熔深，但速度太低又會導致材料過度熔化，出現工件焊穿現象。故針對特定激光功率和特定厚度、種類的材料，都有一個獲得最大熔深的合適焊接速度范圍。

3. 離焦量

　　深熔焊接時，為保持足夠的功率密度，焦點位置至關重要。焦點與工件表面相對位置的變化直接影響焊縫寬度與深度，只有焦點位于工件表面內合適的位置，所得焊縫才能形成平行斷面, 并獲得最大熔深。

4. 保護氣體

　　保護氣體的作用有兩點：1)排除焊接局部區域的空氣，保護工作表面不被氧化；2)抑制高功率激光焊接時產生等離子云。

5. 工件接頭間隙

　　工件拼合間隙，裝配間隙直接與焊接工件的熔深，焊縫寬度有關。在深熔焊接時，如接頭間隙超過光斑尺寸，則無法焊接;接頭間隙過小，有時在工藝上會產生接板重疊，熔合困難等不良效果;接頭間隙過大，極易焊穿;慢速焊接可彌補一些因間隙過大而帶來的焊縫缺陷，而高速焊接焊縫變窄，對裝配要求更嚴格。

7. 光纖直徑

光纖直徑越小，所提供的能量密度也就越大，產生相同熔深，所需的設備輸出功率也就越小。目前，紅外光纖激光器的最新光纖直徑能做到14um。

8. 擺動直徑

擺動直徑可以理解為理論焊縫的寬度，可以根據應用需要進行調整。

9. 擺動頻率(重疊率)

擺動頻率是指激光光束在單位時間，單位路程內，擺動的次數。擺動頻率越高，相鄰兩個擺動直徑靠的越近，重疊率也就越高。

10. 路徑

路徑，是指激光光束在焊接過程中是按何種軌跡行走的，常見的路徑可參見下表。

焊接效果分析方法

這里的分析方法，主要是指對焊接效果的驗證，通常有破壞性檢驗和非破壞性檢驗兩類，其中破壞性檢驗是產品設計、開發中最為常用的手段，可以幫忙大家快速迭代，優化。