激光焊接的优缺点

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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
。

　 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。

激光焊机是一种高能量密度的焊接设备
，适用于不锈钢无缝焊接 。激光焊接不锈钢无缝焊接有以下几个工艺要求：

1. 材料选择：选择合适的不锈钢材料，常用的有304 、316等
。材料的选择要根据具体的焊接要求和使用环境来确定。

2. 准备工作：在焊接前 ，需要对焊接接头进行准备工作
，包括清洁、去除氧化物和油污等 。这样可以保证焊接接头的质量和焊接效果。

3. 焊接参数：激光焊机的焊接参数包括激光功率
、焦点位置、焊接速度等
。这些参数的选择要根据材料的厚度 、焊接接头的形状和焊接要求来确定。

4. 焊接过程控制：激光焊机焊接不锈钢无缝焊接时，需要控制焊接过程中的温度和焊接速度 。温度过高会导致材料变形和氧化 ，而焊接速度过快会影响焊接质量
。

激光焊机焊接不锈钢无缝焊接的效果较好
，具有以下几个优点：

1. 焊缝质量高：激光焊机焊接不锈钢无缝焊接时，焊缝质量高 ，焊缝表面光滑
，无气孔和夹杂物。

2. 焊接速度快：激光焊机焊接速度快，可以实现高效的生产 。

3. 焊接变形小：激光焊机焊接不锈钢无缝焊接时 ，焊接变形小，可以减少后续加工的工作量
。

4. 焊接热影响区小：激光焊机焊接不锈钢无缝焊接时
，热影响区小，可以减少材料的变质和氧化。

总之 ，激光焊机焊接不锈钢无缝焊接具有高质量
、高效率和低变形等优点
，可以满足不同行业对焊接质量和生产效率的要求 。

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