激光焊接的焦距变化大于多少会影响焊接(激光焊接影响因素)

激光焊接技术的工艺参数

连续CO2激光焊的工艺参数 　厚度/mm 焊速/(cm/s) 缝宽/mm 深宽比 功率/kw 对接焊缝 321不锈钢（1Cr18Ni9Ti） 0.13 3.81 0.45 全焊透 5 0.25 1.48 0.71 全焊透 5 0.42 0.47 0.76 部分焊透 55 17-7不锈钢（0Cr7Ni7A1） 0.13 4.65 0.45 全焊透 5 302不锈钢（1Cr18Ni9） 0.13 2.12 0.50 全焊透 5 0.20 1.27 0.50 全焊透 5 0.25 0.42 1.00 全焊透 5 6.35 2.14 0.80 7 3.5 8.9 1.27 1.00 3 8 12.7 0.42 1.00 5 20 20.3 21.1 1.00 5 20 6.35 8.47 —— 3.5 16 因康镍合金600 0.10 6.35 0.25 全焊透 5 0.25 1.69 0.45 全焊透 5 镍合金200 0.13 1.48 0.45 全焊透 5 蒙乃尔合金400 0.25 0.60 0.60 全焊透 5 工业纯钛 0.13 5.92 0.38 全焊透 5 0.25 2.12 0.55 全焊透 5 低碳钢 1.19 0.32 —— 0.63 0.65 搭接焊缝 镀锡钢 0.30 0.85 0.76 全焊透 5 302不锈钢（1Cr18Ni9） 0.40 7.45 0.76 部分焊透 5 0.76 1.27 0.60 部分焊透 5 0.25 0.60 0.60 全焊透 5 角缝焊 321不锈钢（1Cr18Ni9Ti） 0.25 0.85 —— —— 5 端接焊缝 321不锈钢（1Cr18Ni9Ti） 0.13 3.60 —— —— 5 0.25 1.06 —— —— 5 0.42 1.90 —— —— 5 17-7不锈钢（0Cr17Ni7A1） 0.13 3.60 —— —— 5 因康镍合金600 0.10 1.06 —— —— 5 0.25 0.60 —— —— 5 0.42 0.76 —— —— 5 镍合金200 0.18 1.06 —— —— 5 蒙乃尔合金400 0.25 激光深熔焊接的主要工艺参数 激光焊接过程常使用惰性气体来保护熔池，当某些材料焊接可不计较表面氧化时则也可不考虑保护，但对大多数应用场合则常使用氦、氩、氮等气体作保护，使工件在焊接过程中免受氧化。氦气不易电离（电离能量较高），可让激光顺利通过，光束能量不受阻碍地直达工件表面。这是激光焊接时使用最有效的保护气体，但价格比较贵。氩气比较便宜，密度较大，所以保护效果较好。但它易受高温金属等离子体电离，结果屏蔽了部分光束射向工件，减少了焊接的有效激光功率，也损害焊接速度与熔深。使用氩气保护的焊件表面要比使用氦气保护时来得光滑。氮气作为保护气体最便宜，但对某些类型不锈钢焊接时并不适用，主要是由于冶金学方面问题，如吸收，有时会在搭接区产生气孔。使用保护气体的第二个作用是保护聚焦透镜免受金属蒸气污染和液体熔滴的溅射。特别在高功率激光焊接时，由于其喷出物变得非常有力，此时保护透镜则更为必要。保护气体的第三个作用是对驱散高功率激光焊接产生的等离子屏蔽很有效。金属蒸气吸收激光束电离成等离子云，金属蒸气周围的保护气体也会因受热而电离。如果等离子体存在过多，激光束在某种程度上被等离子体消耗。等离子体作为第二种能量存在于工作表面，使得熔深变浅、焊接熔池表面变宽。通过增加电子与离子和中性原子三体碰撞来增加电子的复合速率，以降低等离子体中的电子密度。中性原子越轻，碰撞频率越高，复合速率越高；另一方面，只有电离能高的保护气体，才不致因气体本身的电离而增加电子密度。表 　常用气体和金属的原子(分子)量和电离能

材料 氦 氩 氮 铝 镁 铁原子(分子)量 4 40 28 27 24 56电离能(eV) 24.46 15.68 14.5 5.96 7.61 7.83从表可知，等离子体云尺寸与采用的保护气体不同而变化，氦气最小，氮气次之，使用氩气时最大。等离子体尺寸越大，熔深则越浅。造成这种差别的原因首先由于气体分子的电离程度不同，另外也由于保护气体不同密度引起金属蒸气扩散差别。氦气电离最小，密度最小，它能很快地驱除从金属熔池产生的上升的金属蒸气。所以用氦作保护气体，可最大程度地抑制等离子体，从而增加熔深，提高焊接速度；由于质轻而能逸出，不易造成气孔。当然，从我们实际焊接的效果看，用氩气保护的效果还不错。等离子云对熔深的影响在低焊接速度区最为明显。当焊接速度提高时，它的影响就会减弱。保护气体是通过喷嘴口以一定的压力射出到达工件表面的，喷嘴的流体力学形状和出口的直径大小十分重要。它必须以足够大以驱使喷出的保护气体覆盖焊接表面，但为了有效保护透镜，阻止金属蒸气污染或金属飞溅损伤透镜，喷口大小也要加以限制。流量也要加以控制，否则保护气的层流变成紊流，大气卷入熔池，最终形成气孔。为了提高保护效果，还可用附加的侧向吹气的方式，即通过一较小直径的喷管将保护气体以一定的角度直接射入深熔焊接的小孔。保护气体不仅抑制了工件表面的等离子体云，而且对孔内的等离子体及小孔的形成施加影响，熔深进一步增大，获得深宽比较为理想的焊缝。但是，此种方法要求精确控制气流量大小、方向，否则容易产生紊流而破坏熔池，导致焊接过程难以稳定。 焊接起始、终止点的激光功率渐升、渐降控制

激光深熔焊接时，不管焊缝深浅，小孔现象始终存在。当焊接过程终止、关闭功率开关时，焊缝尾端将出现凹坑。另外，当激光焊层覆盖原先焊缝时，会出现对激光束过度吸收，导致焊件过热或产生气孔。为了防止上述现象发生，可对功率起止点编制程序，使功率起始和终止时间变成可调，即起始功率用电子学方法在一个短时间内从零升至设置功率值，并调节焊接时间，最后在焊接终止时使功率由设置功率逐渐降至零值。

激光焊接的优缺点

激光焊接的优缺点

激光焊接的优缺点， 近年来，经过研究人员不断的探索和创新，激光焊接在这个社会运用很广，之所以可以被广泛的应用，肯定是有其优势所在，但有优势就有劣势，下面来看看激光焊接的优缺点吧。

激光焊接的优缺点1

优点

1、聚焦后的激光束具有很高的功率密度，加热速度快，可实现深熔焊和高速焊。由于激光加热范围小，在同等功率和焊接厚度条件下，焊接速度快、热影响区小、焊接应力和变形小。

2、激光能发射、透射，能在空间传播相当距离而衰减很小，可进行远距离或一些难以接近部位的焊接;激光可通过光导纤维、棱镜等光学方法弯曲传输、偏转、聚焦，特别适合于微型零件、难以接近的部位或远距离的焊接。

3、一台激光器可供多个工作台进行不同的工作，既可用于焊接，也可用于切割、合金化和热处理，一机多用。

4、激光在大气中损耗不大，可以穿过玻璃等透明物体，适合于在玻璃制成的密封容器里焊接被合金等剧毒材料;激光不受电磁场影响，不存在X射线防护，也不需要真空保护。

5、可以焊一般焊接方法难以焊接的材料，如高熔点金属等，甚至可用于非金属材料的焊接，如陶瓷、有机玻璃:焊后无需热处理，适合于某些对热输入敏感材料的焊接。

缺点

激光焊接虽然有上述诸多优点，但是在实际应用中人们也发现了激光焊接的许多不足之处:

1、 等离子屏蔽问题。在激光焊接中母材受热熔化、汽化形成深熔小孔时，孔中充满金属蒸汽，金属气体与激光作用形成等离子云。等离子云吸收和反射性很强，降低金属材料对激光的吸收率，使激光的能量利用率降低。此外等离子云强烈时还可能对激光产生负透镜效应，严重影响激光束的聚焦效果。

2、 桥接性差，焊缝装夹精度要求高。激光光斑直径很小，热作用区小，桥接能力很差，对焊缝接头对准的平整度和精度要求很高。采用激光焊接时焊缝的缝隙宽度不能大于0、2mm，否则激光透过缝隙太多，能量损失很大。

同时接头两侧平整度太差时会发生焊接错位，将严重影响焊接质量。这一方面对激光接头的准备提出了很高的要求，另一方面要求装夹精确，对装夹的技术要求高，这都增加了工艺要求和焊接成本。在工业适用化上的技术难度较大。

3、 焊缝的硬度高，焊接热裂纹倾向大。激光焊接时功率密度很大，热作用区域很小，而热输入量小，所以焊接区域会产生很高的峰值温度和温度梯度，焊缝熔化金属快速凝固收缩，这会带来两方面的影响:

一是焊缝的硬度很高，有时可能大大高于母材，这在诸如船舶等特殊工业中的应用有所限制;二是对于某些金属零件特别是经过深加工后存在高机械应力的金属焊接后工件热裂纹倾向大。

4、 凹陷及气孔问题。激光焊接过程一般不采用添加填充材料，由于母材端面存在间隙、深熔小孔内金属受热汽化，焊接后焊缝处有时会存在凹陷。焊速高时焊接所形成的金属蒸气来不及从焊缝里跑出，残留在快速熔化凝固后的焊缝里，也会形成气孔。

5、 对高反射金属如铝、铜等的焊接十分困难。铝铜及其合金对激光的反射非常高，起始的反射率高达90%以上，激光能量大部分被反射，难以形成深熔焊的小孔。

6、 采用激光焊接一个很致命的缺点是焊接设备成本很高，同时激光器的能量利用率低，以激光器为例总效率小于20%。而且大功率激光器运行时对昂贵的He气消耗巨大，生产成本也增加很大。

但是激光焊接的熔深并非与激光功率成正比的增长，以低碳钢焊接为例，焊接熔深大概与功率的'0、 6次方成正比。在20KW的激光功率下，熔深最大为15-20mm，功率达到90KW时最大熔深也只有45mm。

其主要原因是：

1、 熔深再增大时焊口侧壁的熔化金属会跨接起来，阻碍激光通过；

2、高功率激光焊接时将产生大量的等离子体，而去除等离子体也越来越困难，对激光的屏蔽也越来越严重。激光器的输出镜由于温度的升高而产生应变，聚光性能也会越来越差，尤其在长时间使用时影响更是巨大。

激光焊接的优缺点2

激光焊接与其它焊接技术相比，激光焊接的主要优点是：

1、速度快、深度大、变形小。

2、能在室温或特殊条件下进行焊接，焊接设备装置简单。例如，激光通过电磁场，光束不会偏移；激光在真空、空气及某种气体环境中均能施焊，并能通过玻璃或对光束透明的材料进行焊接。

3、可焊接难熔材料如钛、石英等，并能对异性材料施焊，效果良好。

4、激光聚焦后，功率密度高，在高功率器件焊接时，深宽比可达5：1，最高可达10：1。

5、可进行微型焊接。激光束经聚焦后可获得很小的光斑，且能精确定位，可应用于大批量自动化生产的微、小型工件的组焊中。（最小光斑可以到0、1mm）

6、可焊接难以接近的部位，施行非接触远距离焊接，具有很大的灵活性。尤其是近几年来，在YAG激光加工技术中采用了光纤传输技术，及光纤连续激光器的普及使激光焊接技术获得了更为广泛的推广和应用，更便于自动化集成。

7、激光束易实现光束按时间与空间分光，能进行多光束同时加工及多工位加工，为更精密的焊接提供了条件。

但是，激光焊接也存在着一定的局限性：

1、要求焊件装配精度高，且要求光束在工件上的位置不能有显著偏移。这是因为激光聚焦后光斑尺雨寸小，焊缝窄，为加填充金属材料。若工件装配精度或光束定位精度达不到要求，很容易造成焊接缺憾。

2、激光器及其相关系统的成本较高，一次性投资较大。

激光焊接的优缺点3

激光焊接机优缺点是什么

1、激光焊接机激光焊接模式

激光焊接可分为导热焊接和深熔焊接。前一种热量通过热传导扩散到工件内部，只有焊缝表面熔化。工件内部未完全穿透，基本上不发生汽化，主要用于低速薄壁。材料的焊接;后者不仅完全穿透材料，而且蒸发材料以形成大量的等离子体。由于大的热量，在熔池的前端发生锁孔现象。

深穿透焊接可以彻底穿透工件。具有高输入能量和快速焊接速度，是最广泛使用的激光焊接模式。

2、激光焊接的焊缝形状和微观结构

由于激光产生的光斑尺寸较小，焊缝周围的热影响区比普通焊接工艺小得多，激光焊接一般不需要填充金属，因此焊缝表面是连续均匀的，外表很美。诸如孔隙和裂缝之类的表面缺陷非常适用于焊缝轮廓至关重要的应用。尽管聚焦区域相对较小，但激光束的能量密度很大（通常为103至108W/cm2）。

在焊接过程中，金属被非常快速地加热和冷却。熔池周围的温度梯度相对较大，因此接合强度通常高于基底金属的接合强度。相反，关节可塑性相对较低。目前，双焦点技术或复合焊接技术可以提高接头质量。

3、激光焊接的优缺点

激光焊接如此受重视的原因在于其独特的优势：

1、激光焊接可以实现高质量的接头强度和大的纵横比，焊接速度更快。

2、由于激光焊接不需要真空环境，因此可以通过透镜和光纤实现远程控制和自动化生产。

3、激光具有较大的功率密度，对难以焊接的材料（如钛，石英等）具有良好的焊接效果，可焊接不同性能的材料。

当然，激光焊接也有缺点：

1、激光和焊接系统部件较贵，因此初期投资和维护成本高于传统焊接工艺，经济效益差。

2、由于固体材料对激光的吸收率低，特别是在等离子体出现后（等离子体对激光具有吸收效应），激光焊接的转换效率通常较低（通常为5％至30％）。

3、由于激光焊接焦点小，工件接头设备精度高，设备偏差小，加工误差大。

随着激光焊接的普及和激光器的商业化生产，激光设备的价格大幅下降。高功率激光器的发展以及新型复合焊接方法的开发和应用也改善了激光焊接转换效率的缺点。

据信，在不久的将来，激光焊接将逐步取代传统的焊接工艺（如电弧焊和电阻焊）。成为工业焊接的主要方式。作为一种新型材料，不锈钢由于其耐腐蚀性和可成形性而被广泛应用于航空航天，汽车零部件等领域。

激光焊接在不锈钢中的应用占有非常重要的地位，特别是在汽车工业中，车身全部通过焊接连接。

但是，由于诸多因素，不锈钢板焊接存在变形问题，控制难度大，不利于相关领域的可持续发展。因此，加强对不锈钢板激光焊接变形的研究具有重要意义。

焊接变形的危害及影响焊接变形的主要因素

影响焊接变形的主要因素是焊接电流，脉冲宽度和频率。随着焊接电流的增加，焊缝宽度增大，飞溅现象逐渐发生，导致焊缝表面氧化变形，并伴有粗糙感;当脉冲宽度达到一定水平时，脉冲宽度增加，使焊接接头的强度增加。

材料表面上的传热能量消耗也增加。蒸发导致液体溅出熔池，导致焊点的横截面积小，从而影响接头强度。

焊接频率对不锈钢板焊接变形的影响与钢板的厚度密切相关。对于0、5mm不锈钢板，当频率达到2Hz时，焊接重叠率较高;当频率达到5Hz时，焊缝严重烧伤，热影响区域变宽，变形大。可以看出，加强焊接变形的有效控制势在必行。

激光焊造成焊件击穿的原因？

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、焦点位置

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。

6、材料本性

被焊工件材料对激光的吸收决定了激光焊接的效率，影响材料对激光的吸收率的因素有两个方面：

1)材料电阻系数，经过对不同材料抛光表面的吸收率测量发现，材料对激光的吸收率与电阻系数的平方根成正比，而电阻系数又随温度的变化而变化;

2)材料的表面状态对光束吸收率有较重要的影响，因而对焊接效果产生明显作用。

现如今，激光行业的发展是越来越广泛，知道激光焊接的人也越来越多。激光焊接有着传统焊接所无法比拟的优势，当然，在使用时，还是需要根据自己的情况选择焊接方法。如今激光焊接已经逐渐的走进市场，取代传统的焊接方法。

激光焊接光束焦斑大小有什么影响

光束斑点大小是激光焊接的最重要变量之一，因为它决定功率密度。但对高功率激光来说，对它的测量是一个难题，尽管已经有很多间接测量技术。 光束焦点衍射极限光斑尺寸可以根据光衍射理论计算，但由于聚焦透镜像差的存在，实际光斑要比计算值偏大。最简单的实测方法是等温度轮廓法，即用厚纸烧焦和穿透聚丙烯板后测量焦斑和穿孔直径。这种方法要通过测量实践，掌握好激光功率大小和光束作用的时间。

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