激光焊接熔宽和什么有关(激光焊接功率和熔深关系)

影响激光焊接质量的原因是什么

影响激光焊接质量的因素很多．其中一些极易波动，具有相当的不稳定性。如何正确设定和控制这些参数，使其在高速连续的激光焊接过程中控制在合适的范围内，以保证焊接质量首先是焊缝成形的可靠性和稳定性，是关系到激光焊接技术实用化、产业化的重要问题。 以板材对接单面焊双面成形工艺为例，影响激光焊接质量的主要因素分焊接设备，工件状况和工艺参数三方面，如图11所示。

图11 影响激光焊接质量的主要因素 1 焊接设备

对激光器的质量要求最主要的是光束模式和输出功率及其稳定性。光束模式是光束质量的主要指标，光束模式阶数越低，光束聚焦性能越好，光斑越小，相同激光功率下功率密度越高，焊缝深宽越大。一般要求基模（TEM00）或低阶模，否则难以满足高质量激光焊接的要求。虽然目前国产激光器在光束质量和功率输出稳定性方面用于激光焊接还有一定困难。但从国外情况来看，激光器的光束质量和输出功率稳定性已相当高，不会成为激光焊接的问题。

光学系统中影响焊接质量最大的因素是聚焦镜，所用焦距一般在127mm（5in）到200mm（7.9in）之间，焦距小对减小聚焦光束腰斑直径有好处，但过小容易在焊接过程中受污染和飞溅损伤。 2.工件状况

激光焊接要求对工件的边缘进行加工，装配有很高的精度，光斑与焊缝严格对中，而且工件原始装配精度和光斑对中情况在焊接过程中不能因焊接热变形而变化。这是因为激光光斑小，焊缝窄，一般不加填充金属，如装配不严间隙过大，光束能穿过间隙不能熔化母材，或者引起明显的咬边、凹陷，如光斑对缝的偏差稍大就有可能造成未熔合或未焊透。所以，一般板材对接装配间隙和光斑对缝偏差均不应大于0.1mm，错边不应大于0.2mm。当焊缝较长时，焊前的准备难度很大，普通剪床F料一般不能满足要求．必须经过机械加工或用高精度剪床剪切，还必须根据具体工件情况设计合适的精密胎夹具。实际生产中，有时因不能满足这些要求，而无法采用激光焊接技术。 3.焊接参数

（1）对激光焊接模式和焊缝成形稳定件的影响焊接参数中最主要的是激光光斑的功率密度，它对焊接模式和焊缝成形稳定性影响如下：随激光光斑功率密度由小变大依次为稳定热导焊、模式不稳定焊和稳定深熔焊[1][2]，其产生条件和焊缝成形特征如表2所示。 表2 三种激光焊接过程的基本特征

焊接过程 稳定热导焊（HCW） 模式不稳定焊（UMW） 稳定深熔焊（DPW） 产生条件 低功率密度 功率密度介于HCW和DPW之间 高功率密度 焊接模式 热导焊 热导焊和深熔焊随机出现 深熔焊

小孔特点 不形成小孔 小孔间断性地产生和消失 小孔稳定存在

等离子体特点 不产生等离子体 等离子体间断性地产生和消失 稳定的等离子体 焊缝成形特征 熔深和熔宽均很小的近半圆形焊缝 焊缝成形极不狗宝，熔深和熔宽在大小两给跳变 熔深较大的指状焊缝

激光光斑的功率密度，在光束模式和聚焦镜焦距一定的情况下，主要由激光功率和光束焦

点位置决定。激光功率密度与激光功率成正比。而焦点位置的影响则存在一个最佳值；当光束焦点处于工件表面下某一位置（1～2mm范围内，依板厚和参数而异）时，即可获得最理想的焊缝。偏离这个最佳焦点位置，工件表面光斑即变大，引起功率密度变小，到一定范围，就会引起焊接过程形式的变化。

焊接速度对焊接过程形式和稳定件的影响不如激光功率和焦点位置那样显著，只有焊接速度太大时，由于热输入过小而出现无法维持稳定深熔焊过程的情况。

实际焊接时，应根据焊件对熔深的要求选择稳定深熔焊或稳定热导焊，而要绝对避免模式不稳定焊。

（2）在深熔焊范围内，焊接参数对熔深的影响1][3] 在稳定深熔焊范围内，激光功率越高，熔深越大，约为0.7次方的关系；而焊接速变越高，熔深越浅。在一定激光功率和焊接速度条件下焦点处于最佳位置时熔深最大，偏离这个位置，熔深则下降，甚至变为模式不稳定焊接或稳定热导焊。

（3）保护气体的影响 保护气体通常采用氩气或氦气．它们产生等离子体的倾向显著 不同：氦气因其电离电体高，导热快．在同样条件下，比氩气产生等离子体的倾向小，因而可获得更大的熔深。

在一定范围内，随着保护气体流量的增加，抑制等离子体的倾向增大，因而熔深增加，但增至一定范围即趋于平稳。

（4）各参数的可监控性分析在四种焊接参数中，焊接速度和保护气体流量属于容易监控和保持稳定的参数，而激光功率和焦点位置则是焊接过程中可能发生波动而难于监控的参数。

虽然从激光器输出的激光功率稳定性很高且容易监控，但由于有导光和聚焦系统的损耗，到达工件的激光功率会发生变化，而这种损耗与光学工件的质量、使用时间及表面污染情况有关，故不易监测，成为焊接质量的不确定因素。

影响激光焊接性能的因素有哪些

影响激光焊接质量的因素有哪些：

一、焊接工艺参数

影响激光焊接质量的焊接工艺参数主要包含：激光功率 焊接速度、

透镜焦距,聚焦位置,保护气体等。激光功率和焊接速度是影响焊接质量的最主要参数,焊接厚度取决于激光功率,约为功率(KW)的0.7次方,通常功率增大,焊接深度增加;速度增加,熔深变浅,焊缝和热影响区变窄,生产率增高。

二、焊接工装夹具

在激光焊接的过程当中,焊接工装夹具主要是将焊接工件准确定位和可靠夹紧,便于焊接工件进行装配和焊接,保证焊接结构精度,有效的防止和减轻焊接热变形。

三、焊接的设备

金密激光焊接机通常由激光器、导光和聚焦系统组成.这些系统对于激光焊接的质量而言都是有一定影响的。用于焊接的激光器主要有脉冲激光器和连续激光器,最重要的性能是输出功率和光束质量.焊接对激光器的质量要求最主要的是光束模式和输出功率的稳定性.光束模式阶数越低,光束的聚焦性能越好,光斑越小,相同激光功率下激光功率密度越高,焊接深宽比越大.激光器的输出功率稳定性越好,焊接一致性就越好。

而导光和聚焦系统主要由光纤,准直(扩束)镜、反射镜和聚焦镜组成,实现传输光束和聚焦的功能.这些光学零件,在大功率激光作用下,性能可能会劣化使透过率下降,产生热透镜效应(透镜受热膨胀焦距发生变化)。如有表面污染,则会增加传输损耗甚至可能导致光学零件的损坏,所以光学零件的质量,维护和工作状态监测对保证焊接质量至关重要。

四、工件状态

金密激光焊接工件的加工精度、装配精度以及清洁程度因为激光光斑小,焊缝窄,一般不加填充金属,如装配不严间隙过大,光束会穿过间隙不能熔化母材,或者引起明显的咬边,凹陷.所以一股板材对接装配间隙和光斑对缝偏差均不应大于0.1mm,错边不应大于0.2mm.当然对焊接质量要求更高的工件,其焊接工件的加工精度及装配精度也更高,尤其是焊接前的人工装配,要保证焊接位置的高低差,装配间隙和加工件的清洁程度。

而材料的均匀性是指物质的一种或几种特性具有同组分或相同结构的状态材料的均匀性直接影响到材料的有效使用。影响材料均匀性的因素有合金成分的分布、材料厚度等,合金元素的种类和含量本身就对焊接质量存在影响,其分布的均匀性直接影响到焊缝的一致性。例如铝合金材料焊接时,合金元素的分布不均匀,或者内部存在杂质的含量不同,容易出现焊接缺陷:炸孔、

咬边及凹陷。

结合以上几点来分析,要在高速连续的激光焊接过程中,并在合遁的范围内,保证焊接质量,如焊缝成形的可靠性和稳定性,确保焊接质量,一方面需采用光束质量和激光输出功率稳定性好的激光器和采用高质量、高稳定性的光学元件组成其导光聚焦系统,并经常维护,防止污染,保持清洁,并适当对工件进行预处理;另一方面要确保工件的加工精度和装配精度,并且针对不同的加工材料分别设定不同的激光加工参数,选择合适的激光功率,焊接速度、激光波形,离焦星和保护气体,根据不同焊接效果优化加工参数,提高激光焊接质星的可隼性和稳定性。

激光焊接中的主要参数包括哪些，分别是如何影响焊缝成形的

激光焊接中的主要参数包括激光功率、焊接速度和焦点位置。激光功率增大时，熔深增大。焊接速度增大时，熔深及熔宽均下降。当焦点位于工件较深部位时，形成V形焊缝;当焦点在工件以上较高距离(正离焦量大)时，形成“钉头”状焊缝，且熔深减小;而当焦点位于工件表面以下1mm左右时，焊缝截面两侧接近平行。

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