一文了解激光焊接机焊接工艺（二）

焊接速度：焊接速度对熔深影响较大，提高速度会使熔深变浅，但速度过低又会导致材料过度熔化、工件焊穿。

激光功率和焊接熔池深度的关系热输入等于功率/速度

• 连续焊接时的波形：缓升缓降 

焊缝波形就是激光功率随时间变化的曲线，在材料要求密封焊接是尤为重要，由于外部行走机构从零开始加速到实际焊接速度，存在一定的时间，故需要缓升来匹配相应的焊接速度，在结尾时，为了避免出现凹坑，需要一个缓降过程来减小凹坑的程度，避免漏孔。

怎么避免焊接首尾凹坑

• 保护气体对焊接质量的影响 

保护气体的作用：保护熔池、保护聚焦透镜免受金属蒸气、污染和液体熔滴的溅射、 驱散高功率激光焊接产生的等离子屏蔽、 提高焊缝的冷却速度、 降低焊接区域氧化程度、改善焊缝的表面形貌。

种类：N2，Ar，He（碳钢用Ar或不用，铝用Ar，SS用N2、Ar，钛合金用Ar、He)

√. He不易电离，等离子体云稀薄，激光能量易更有效的穿透达工件，但价格贵，密度轻。

√. Ar易电离，等离子体云稠密，有可能屏蔽部分激光能量，但密度大，保护效果好。

√. N2 中等，但不适用于活性金属如钛，也不适用于某些类型不锈钢，有时会造成气孔，且增大飞溅产生。奥氏体不锈钢：减小气孔倾向，但降低耐蚀性（Fe4N)。

气体保护对激光焊接的影响

角度：同轴及侧吹，一般同轴适用于较低功率，高功率倾向侧吹。材料表面张力小的，角度小一些更有利于成形。

流量：合适的流量，一般功率高，熔池体积越大用的气流量越大。过小无法保证对熔池的保护且无法有效吹除等离子体云，过大反而造成焊缝表面质量变差甚至卷入形成气孔。

激光焊接吹气方向对焊缝的影响

• 真空对焊接质量的影响

有研究表明，在真空环境下，激光焊缝的熔深显著增大，焊缝气孔缺陷和焊缝成形得到极大的改善。

低真空环境下(0.1Pa)激光 致等离子体几乎完全被抑制，匙孔特征与电子束焊接几乎相同。30Pa~30kPa 时不锈钢和铝合金的激光焊接特性，同样，发现随着环境压力的减小(真空度增大），焊缝的熔深增大，熔宽变小。但真空环境下激 光焊缝的熔深并非随环境压力的减小线性增大，而是当环境压力低于某一数量级时，焊缝熔深大小趋于稳 定，即真空度对焊缝成形和质量的影响存在临界值。

真空对焊接质量的影响

不需要极高的真空度就可以获得熔深较大且气孔缺陷极少的焊缝，并且材料的种类和激光 参数对临界真空度的影响不大。

等离子与真空的关系

真空环境下匙孔更稳定，有效降低气孔产生。

真空环境下激光焊接效果对比

真空环境下匙孔温度更低，有效降低飞溅。

真空环境下激光焊接的热成像

• 焊接变形的产生及影响因素

焊接变形产生机理：由于焊接热源的局部加热作用，焊件与母材之间形成了很大的温度梯度,高温区伸长量大受阻，形成压应力，低温区形成拉应力。冷却过程中，熔化金属凝固收缩，周围区域限制其收缩，焊缝区域形成拉应力。高温区屈服强度低，在应力下形成塑料变形，冷却后形成残余应力及变形。

影响因素：温度场（热输入、板厚、工件大小）；焊缝金属的收缩（同上）；接头组织转变（材料、热输入）；工件刚性拘束（工装夹具）。

措施：减小热输入；冷却法；减少焊缝数量；间断焊接，合理安排焊接次序；焊后热处理；

激光焊接变形产生的原因

加热-膨胀-受拘束-压应力+压缩塑性应变冷却-收缩-受拘束-残余拉应力=拉伸塑性应变。