连续激光焊工艺的制定

主讲：曹润平激光焊技术《特种焊接技术》课程系列之

连续激光焊工艺的制定

接头形式设计装配要求工艺参数

连续激光焊工艺的制定

连续激光焊工艺的制定连续激光焊所使用的焊接设备一般为CO2激光器。原因是CO2激光器的输出功率比其他激光器高，并且输出稳定，所以可以进行薄板精密焊，以及50mm厚板的深穿入焊。对接常用于较厚板焊接；搭接是薄板连接时常用的接头形式；卷边角接头刚性好，省工又省料，在家用电器金属壳体的制造中常用；叉形接头因熔池正好在焊件两边吻合处形成并成小夹角，故可更好地汇集激光能量。传统焊接方法使用的接头形式绝大部分都适合激光焊，但激光焊由于聚焦后光束直径很小，因而对装配的精度要求很高。连续激光焊最常用的接头形式是对接和搭接。接头形式设计

连续激光焊工艺的制定接头形式设计连续激光焊常用接头形式

连续激光焊工艺的制定接头形式设计

连续激光焊工艺的制定对接焊时，如果接头错边太大，会使入射激光在板角处反射，焊接过程不稳定；薄板焊时，如果间隙太大，焊后焊缝表面成形不饱满，严重时形成穿孔。装配要求

连续激光焊工艺的制定搭接焊时，板间间隙过大易造成上下板间熔合不良，焊接时装配间隙应小于板材厚度的25%，如果装配间隙过大，会造成上面焊件烧穿；当焊接不同厚度的焊件时，应将薄件置于厚件之上。装配要求

连续激光焊工艺的制定对于铁基合金和镍基合金材料，对接时其装配间隙应小于被焊件厚度的15%，零件的错边和平面度不得大于被焊件厚度的25%；对于导热性好的材料，如铜合金、铝合金等，还应将误差控制在更小的范围内。激光焊过程中，焊件应夹紧，以防止焊接变形。光斑在垂直于焊接运动方向对焊缝中心的偏离量应小于光斑半径。对于钢铁材料，焊前焊件表面需要进行除锈、脱脂处理，要求较严格时，焊前需要酸洗，然后用乙醚、丙酮或四氯化碳清洗。装配要求

焊接速度激光功率保护气体离焦量光斑直径连续激光焊工艺的制定工艺参数

连续激光焊工艺的制定激光功率激光功率：通常激光功率是指激光器的输出功率，没有考虑导光和聚焦系统所引起的损失。激光功率对熔深的影响：激光功率决定熔池深度。激光焊熔深与激光输出功率密度密切相关，是功率和光斑直径的函数。对于一定的光斑直径，在其他条件不变时，焊接熔深h随着激光功率的增加而增加。工艺参数

连续激光焊工艺的制定激光功率对熔深的影响工艺参数（a）低碳钢，v

=75～760cm/min

（b）不锈钢，v=100～300cm/min（c）低碳钢，v=220～470cm/min

连续激光焊工艺的制定焊接速度焊接速度对熔深的影响：

焊接速度影响焊缝的熔深和熔宽。深熔焊时，熔深与焊接速度成反比。在给定材料、功率的条件下对一定厚度范围的焊件进行焊接时，有一最佳的焊接速度范围与其对应。如果焊接速度过高，会导致焊不透；但若焊接速度过低，又会使材料过度熔化，熔宽急剧增大，甚至导致烧损和焊穿。工艺参数

连续激光焊工艺的制定焊接速度工艺参数

连续激光焊工艺的制定光斑直径工艺参数是指照射到焊件表面的光斑尺寸大小。在激光器结构一定的条件下，照射到焊件表面的光斑大小取决于透镜的焦距（f）和离焦量（△f），根据光的衍射理论，聚焦后的最小光斑直径可以由下面公式表示：d0

—最小光斑直径（mm）；f—透镜的焦距（mm）；λ—激光波长（mm）；D—聚焦前光束直径；m—是激光振动模的阶数

连续激光焊工艺的制定光斑直径工艺参数由公式可知，对于一定波长的光束，f/D和m

值越小，光斑直径越小。通常，焊接时为了获得熔深焊缝，要求激光光斑上的功率密度高。提高功率密度的方式有两个：一是提高激光功率P,它和功率密度成正比；二是减小光斑直径，功率密度与直径的平方成反比。因此减小光斑比增加功率密度有效的多。减小d0可以通过使用短焦距透镜和降低激光束横模阶数。低阶模聚焦后可以获得更小的光斑。

连续激光焊工艺的制定离焦量工艺参数离焦量是工件表面至激光焦点的距离，以ΔF表示。焦点处激光光斑最小，能量密度最大，通过调节离焦量ΔF可以在光束的某一截面选择一光斑直径使其能量密度适合于焊接。工件表面在焦点以内时为负离焦，与焦点的距离为负离焦量；反之为正离焦，ΔF>0。

连续激光焊工艺的制定离焦量工艺参数离焦量（ΔF）不仅影响焊件表面光斑的大小，而且影响光束的入射方向，因而对熔深和焊缝形状有较大影响。熔深随ΔF的变化有一个跳跃性变化过程，在|ΔF|很大时，熔深很小，属于传热焊；当ΔF减少到某一值后，熔深发生跳跃性增加，此处标志着小孔产生。通过调节离焦量，可以在光束的某一截面选择一光斑直径，使其能量密度适合于深熔焊缝的形成。离焦量对焊缝熔深、熔宽和横断面积的影响

连续激光焊工艺的制定保护气体工艺参数深熔焊时，保护气体有两个作用：一是保护焊缝金属免受有害气体的侵袭，防止氧化污染；二是抑制等离子体的负面效应。

连续激光焊工艺的制定保护气体工艺参数保护气体多用氩（Ar）或氦（He）。He具有优良的保护和抑制等离子体的效果，焊接时熔深较大。如果在He里加少量Ar或O2，可进一步提高熔深，所以在国外广泛使用He作为激光焊保护气体。He价格昂贵，国内多采用Ar作保护气体，但由于A