脉冲激光焊接工艺

  1、激光焦点并不等于聚焦镜的焦点。 2、离焦量＝聚焦镜和工件间的距离－焦 距，为负值时就是负离焦，为正值就是正 离焦。 3、离焦量相同时，负离焦能够得到更大 的熔深，正离焦会得到更好的表面效果。 4、离焦量为0时，焊接对高度最不敏感。 5、采用何种离焦方式，要视详细情况而 定。

  脉冲宽度：单个脉冲的时间。 脉冲频率：每秒钟内激光脉冲重复的次数。 点距：相邻两个焊点间的距离。点距越小，焊接 会越慢。画图时注意穿透焊和对接焊两种。 焊接速度：等于频率乘以点距。

  一、吸收率的影响 二、功率密度的影响 三、波形的影响 四、脉宽的影响 五、离焦量的影响 六、聚焦透镜焦距的影响

  1、激光焊接是一种新兴的焊接工艺，它 相对各种传统焊接最大的优势就是热影响 范围小，变形小，焊缝精美。 2、脉冲激光焊接一般用于点焊和中小功 率的缝焊，焊接厚度一般不大于1mm。

  1、注入峰值电功率：由激光电源提供给氙灯的 电功率。其值P＝23.7×I3/2。 2、激光平均功率：实际输出的激光功率，大约 等于注入平均电功率的2-3％。我们的机器上是 几十到几百瓦。 3、激光峰值功率：激光在实际出光时的瞬间功 率。由于我们是使用脉冲激光，激光峰值功率等 于平均功率除以占空比。在我们的机器上一般是 几个千瓦的数量级。

  一般的，如果考虑反射率的变化，要维持材料 的表面温度不变，则注入能量随时间的变化大 概如下图所示：

  上面的波形都是针对点 焊来说的，而缝焊时一 般采用一个方波即可。 如右图所示： 对于一些容易裂纹的材 料，则需要在波形上加 一段预热和一段缓冷的 时间，如右图所示：

  1、波长越短，吸收率越高； 2、一般导电性好的材料，反射率都很高； 对YAG激光来说，银的反射率是96％，铝是 92％，铜90％，铂89％，而铁只有60％。 92 90 89 60 3、温度越高，吸收率越高，呈线、表面涂层的影响，一般涂磷酸盐、碳黑、 石墨等以提高吸收率。

  激光功率密度：单位面积内的激光功率。等于激 光峰值功率除以光斑面积。用于焊接一般是 104W/cm2 ～105W/cm2级别。

  激光脉冲能量：指单个脉冲所输出的能量。由储 能电容容量、电压和氙灯决定。这是一个重要的 指标，在点焊的时候，单点能量的稳定性对焊接 的质量影响很大。

  2、当注入功率引起的材料温度上升速度小于散 热的速度时，材料温度下降。 3、几种常用材料在1ms内升温到各温度点对应 的功率密度：

  从D＝fθ，得知聚焦镜焦距越小，焦点光 斑直径越小，穿透力越强，对高度也越敏 感。

  1、设注入功率为I0时，需要时间t0后表面温度达 到T，熔深为h0，功率为I1时需要时间为t1，熔深 为h1，则有: I0 /I1=(t1 / t0)1/2 h1 /h0=(t1 / t0)1/2 2、达到同样的熔深，有两种方式：增加功率密 度和增加脉宽，增加功率密度可以让输入能量降 低，增加脉宽可以让焊接更加稳定。 3、如热影响区域有要求，则脉宽不能太大。 4、脉宽增大到一定程度后，熔深不会再增加。

  由于材料在固态和液态下对激光体现出不同 的吸收率，在固态下反射率较高，而液态下 较低，这在某种程度上预示着如果不改变能量注入的波形， 则随着物质表面状态的变化，吸收的能量变 多，出现气化。

  1、功率密度直接影响表面材料的温升时间， 功率密度越大，温度升得越快。拿不锈钢来 说，当注入功率密度在3.5×104W/cm2的时 候，材料表面会在1ms内被加热到熔点1500 度，而注入功率在6.3×104W/cm2时，材料 表面会在1ms内被加热到沸点2700度。根据 这个资料，我们大家可以算出来对应WF200， SI600的光纤，100对100的镜头，使不锈 钢表面在1ms内升温到1500度约为20A，升 到2700度约为29A。