今天我们再来回顾下激光焊接工艺中，各参数对对焊接质量的影响，也包含了一部分实际的验证效果。

激光焊接是利用高能量密度的激光束作为热源的一种高效精密焊接方法。激光焊接是激光材料加工技术应用的重要方面之一。20世纪70年代主要用于焊接薄壁材料和低速焊接，焊接过程属热传导型，即激光辐射加热工件表面，表面热量通过热传导向内部扩散，通过控制激光脉冲的宽度、能量、峰值功率和重复频率等参数，使工件熔化，形成特定的熔池。由于其独特的优点，已成功应用于微、小型零件的精密焊接中。

技术原理

激光焊接可以采用连续或脉冲激光束加以实现，激光焊接的原理可分为热传导型焊接和激光深熔焊接。功率密度小于10(4)~10(5) W/cm(2)为热传导焊，此时熔深浅、焊接速度慢；功率密度大于10(5)~10(7) W/cm(2)时，金属表面受热作用下凹成“孔穴”，形成深熔焊，具有焊接速度快、深宽比大的特点。

其中热传导型激光焊接原理为：激光辐射加热待加工表面，表面热量通过热传导向内部扩散，通过控制激光脉冲的宽度、能量、峰功率和重复频率等激光参数，使工件熔化，形成特定的熔池。

用于齿轮焊接和冶金薄板焊接用的激光焊接机主要涉及激光深熔焊接。

激光深熔焊接一般采用连续激光光束完成材料的连接，其冶金物理过程与电子束焊接极为相似，即能量转换机制是通过“小孔”（Key-hole）结构来完成的。在足够高的功率密度激光照射下，材料产生蒸发并形成小孔。这个充满蒸气的小孔犹如一个黑体，几乎吸收全部的入射光束能量，孔腔内平衡温度达2500 0C左右，热量从这个高温孔腔外壁传递出来，使包围着这个孔腔四周的金属熔化。小孔内充满在光束照射下壁体材料连续蒸发产生的高温蒸汽，小孔四壁包围着熔融金属，液态金属四周包围着固体材料（而在大多数常规焊接过程和激光传导焊接中，能量首先沉积于工件表面，然后靠传递输送到内部）。孔壁外液体流动和壁层表面张力与孔腔内连续产生的蒸汽压力相持并保持着动态平衡。光束不断进入小孔，小孔外的材料在连续流动，随着光束移动，小孔始终处于流动的稳定状态。就是说，小孔和围着孔壁的熔融金属随着前导光束前进速度向前移动，熔融金属充填着小孔移开后留下的空隙并随之冷凝，焊缝于是形成。上述过程的所有这一切发生得如此快，使焊接速度很容易达到每分钟数米。

激光器分类

激光器目前主要分为红外激光器和绿光激光器，其典型代表分别为IPG和通快，市场份额IPG略高。

其主要差别有：

1、激光波长不同

红光的波长为650-660nm，绿光的波长为532nm，由于其波长不同，导致其颜色不同，性能不同。同功率下，绿光的光线比红光的亮，光柱比红光明显。

2、发光原理不同

红光激光笔主要依靠红色的激光二极管进行发光，其结构最简单，只需要一个电池就可以作为能源。绿光激光笔使用波长808nm红外激光激发非线性晶体作为发光源，它能产生1064nm红外光，再经倍频产生532nm绿光，属于固体激光。

3、使用范围不同

绿光激光笔的使用范围更广，在夜晚，即使是低功率的绿光，由于大气分子的瑞利散射也可以看见，但红光效果就差了很多。绿光激光笔和红光激光笔都可以用于电子教学、演示文稿，但绿光激光笔可以用来指点恒星和星座，而红光激光笔就不行了。

4、价格不同

激光产品普通的价格都在一百元以上，红光激光笔相对于绿光激光笔而言，不管是性能还是用途上，都不如绿光激光笔，市场零售价格要低的多，非常适合中低端消费者。

红绿激光的区别

在半导体固体激光器的发展中，红色激光，红外激光是最早成熟的，所以采用这两种波长的激光是最便捷最成熟的。

绿激光明显，不容易受气象条件影响，但容易被发现。因为绿激光在空气中传播可看到绿色激光线条，而红色比较隐蔽。

红绿激光的区别

1. 红光波长650nm，635nm绿光激光波长532nm。激光的波长不同，所显示的光色不同。

2. 同功率下，绿光的光线比红光的亮。

3. 部分人认为同功率下，红光的灼烧性稍微大于绿光。

从焊接效果上来看，绿光激光器的飞溅会更少，表面会更光滑，热影响区域会更小。

主要影响因素

激光焊接：是利用高能量密度的激光束作为热源的一种高效精密焊接方法。激光焊接是激光材料加工技术应用的重要方面之一。激光深熔焊接作为激光焊接的两种基本模式之一(另一为热传导焊接)，其应用越来越广泛。

深熔，或称作深度穿透焊接。常见于以高激光功率焊接较厚的材料。在深熔焊接中，激光聚焦在一起从而在工件上形成极高的功率密度。事实上，激光束聚焦的部位会使金属气化，令金属熔池中出现一个盲孔(即深熔孔)。金属蒸气压力会挡住周围熔化的金属，使盲孔在焊接过程中始终处于开口状态。激光功率主要在蒸气与熔体边界和深熔孔壁处被熔体吸收。聚焦的激光束和深熔孔沿焊接轨迹持续移动。焊接材料在深熔孔前方熔化，并在后面重新凝固形成焊缝。

其影响激光深熔焊接效果的因素有：

1. 激光功率密度

　　进行深熔焊接的前提是聚焦激光光斑，使其拥有足够高的功率密度，因此激光功率密度对焊缝成形有决定性的影响。激光功率同时控制着熔透深度与焊接速度。对一定直径的激光束，当增大激光功率时，熔深加深，焊接速度加快。

　　对达到一定焊接熔深的激光功率一般存在临界值，达到这个临界值时，熔池剧烈沸腾，超过时则熔深会急剧减少。另外，由于金属蒸气的作用力，熔池内会形成小孔，而小孔正是深熔焊接实现的关键。

　　焦斑功率密度不仅与激光功率成正比，还与激光束和聚焦光路参数有关。

2. 焊接速度

　　在深熔焊接进行过程中，焊接速度与熔深成反比。在保持激光功率不变的情况下，如提高焊接速度，热输入就会下降，熔深也会减小。因此，适当降低焊接速度可加大熔深，但速度太低又会导致材料过度熔化，出现工件焊穿现象。故针对特定激光功率和特定厚度、种类的材料，都有一个获得最大熔深的合适焊接速度范围。

3. 离焦量

　　深熔焊接时，为保持足够的功率密度，焦点位置至关重要。焦点与工件表面相对位置的变化直接影响焊缝宽度与深度，只有焦点位于工件表面内合适的位置，所得焊缝才能形成平行断面, 并获得最大熔深。

4. 保护气体

　　保护气体的作用有两点：1)排除焊接局部区域的空气，保护工作表面不被氧化；2)抑制高功率激光焊接时产生等离子云。

5. 工件接头间隙

　　工件拼合间隙，装配间隙直接与焊接工件的熔深，焊缝宽度有关。在深熔焊接时，如接头间隙超过光斑尺寸，则无法焊接;接头间隙过小，有时在工艺上会产生接板重叠，熔合困难等不良效果;接头间隙过大，极易焊穿;慢速焊接可弥补一些因间隙过大而带来的焊缝缺陷，而高速焊接焊缝变窄，对装配要求更严格。

7. 光纤直径

光纤直径越小，所提供的能量密度也就越大，产生相同熔深，所需的设备输出功率也就越小。目前，红外光纤激光器的最新光纤直径能做到14um。

8. 摆动直径

摆动直径可以理解为理论焊缝的宽度，可以根据应用需要进行调整。

9. 摆动频率(重叠率)

摆动频率是指激光光束在单位时间，单位路程内，摆动的次数。摆动频率越高，相邻两个摆动直径靠的越近，重叠率也就越高。

10. 路径

路径，是指激光光束在焊接过程中是按何种轨迹行走的，常见的路径可参见下表。

焊接效果分析方法

这里的分析方法，主要是指对焊接效果的验证，通常有破坏性检验和非破坏性检验两类，其中破坏性检验是产品设计、开发中最为常用的手段，可以帮忙大家快速迭代，优化。