影响烟台激光焊接质量的因素

信息来源:www.ytjiguangqiege.com 发布时间：2025-04-03

烟台激光焊接（LBW）是利用高能量密度的激光束作为热源，通过光学系统将激光束聚焦在工件的接缝处，使工件材料迅速熔化并形成焊接接头的一种焊接方法。影响烟台激光焊接质量的因素主要包括以下几个方面：
一、工艺参数
功率密度：
高功率密度：适用于材料去除加工，如打孔、切割、雕刻。表层在微秒时间内即可加热至沸点，产生大量汽化。
低功率密度：适用于热传导型烟台激光焊接，表层温度需要数毫秒才能达到沸点，有助于形成良好的熔融焊接。
激光脉冲波形：
激光脉冲波形影响着材料是去除还是熔化的过程，也是决定加工设备尺寸和成本的关键因素。
脉宽（脉冲宽度）对焊接过程有深远影响，决定了熔深与热影响区的范围。脉宽越长，热影响区越大，熔深随脉宽的1/2次方增加，但峰值功率会降低。
离焦量：
正离焦：焦平面位于工件上方，熔深降低，熔宽小幅增加，焊缝飞溅降低。
负离焦：焦平面位于工件下方，熔深增加，熔宽小幅增加，焊缝飞溅降低。
离焦量的大小可以改变功率密度和光斑，对焊接质量有一定影响。
焊接速度：
焊接速度直接影响焊接表面的质量、熔深以及热影响区的大小。
焊接速度过慢会导致热输入量过大，可能使工件烧穿；焊接速度过快则热输入量不足，可能导致工件焊不透。
对一定激光功率和一定厚度的某特定材料，存在一个合适的焊接速度范围，可获得最大熔深。
保护气体：
常用气体如氦、氩、氮等，通过合理的气流大小和吹气角度，能有效提升焊接质量。
氦气：不易电离，能让激光光束无阻碍地直达工件表面，是烟台激光焊接中的理想保护气体，但成本较高。
氩气：价格亲民且保护效果较好，但易受高温金属等离子体电离，可能降低焊接的有效激光功率，影响焊接速度和熔深。使用氩气保护的焊件表面通常比使用氦气时更光滑。
氮气：作为保护气体最便宜，但对某些类型不锈钢焊接时可能不适用，因冶金学问题如吸收作用可能在搭接区产生气孔。
二、焊接设备
激光器：
激光器的光束模式、输出功率及其稳定性是核心要素。
光束模式的阶数越低，光斑越小，光束的聚焦性能越好，相同激光功率下的功率密度越高，焊缝深度和宽度越大。
光学系统：
聚焦镜是影响焊接质量的关键因素，其性能直接影响焊缝的深度和宽度。
三、工件状况
装配精度：
烟台激光焊接要求工件边缘具有高精度，焊点与焊缝必须严格对齐。
工件原有的装配精度和点对位稳定性至关重要，因为激光光斑小、焊缝窄，通常不添加填充金属。
装配间隙过大可能导致激光无法通过间隙熔化母材，或造成明显的焊接缺陷。
表面状态：
工件表面的涂层或处理方式会影响其对激光的吸收率。
材料表面状态（光洁度）对光束吸收率有较重要影响，从而对焊接效果产生明显作用。
四、材料特性
吸收率：
材料对激光的吸收率取决于其电阻系数、表面状态等因素。
电阻系数随温度变化，材料吸收率与电阻系数的平方根成正比。
反射率：
高反射率材料（如金、银、铜、铝、钛等）在烟台激光焊接过程中会有大量激光能量被反射而损失。反射率随材料表面温度升高而变化，当表面温度升高到熔点时，反射率会急剧下降。



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